改進金屬打印技術 讓3D打印“硬”起來

借用18世紀英國批評家塞繆爾 · 約翰遜的話，有段時間，3D金屬打印技術就好像只能用后腿走路的狗，東西是做出來了，但是沒做好。雖然激光燒結技術或者選擇性激光熔融技術（SLM）已經廣泛運用于各種行業，比如火箭發動機組件，還有半自動手槍，但在工藝上仍然有很大的提升空間。因此，美國勞倫斯利物莫國家實驗室（LLNL）的研究人員一直專注模擬實驗，致力于提高3D激光打印的速度，并采用強度更高的激光，改善成品的質量。

與那種堆奶油似的噴注融化塑料不同，選擇性激光燒結技術是逐層打印的，操作時，使用高強度激光融化金屬粉末，使其燒結，以此逐層堆砌，逐層定型，最終掃除多余粉末，拋光，得到成品。目前3D打印已經從奪人眼球的稀奇玩意發展成為稀松平常的主流制造技術，各類打印技術亟待改進，就拿選擇性激光燒結技術來說，關鍵問題在于如何在盡可能短時間內打印出密度盡可能高的成品。

眼下LLNL也在研究這個問題?，F階段，激光功率低于225瓦時，打印質量最好。研究人員曾嘗試用400瓦的激光打印相同的成品，但最終效果還取決于其他因素，比如激光強度，速度，掃描方式，每層的厚度等。

選擇性激光燒結技術中，成品多孔是主要問題。以315L的不銹鋼為例，如果粉末沒燒結好，成品會多孔，質量難以保證。一般來說，1%的孔隙率是最低標準。孔隙率僅是其中一個方面，最終的成品質量好壞還受其他許多條件所限。

為了模擬各因素對打印成品可能產生的影響，LLNL的研究員們設計了模擬程序來實驗多各參數下的最佳成品，比如打印高密度產品所需的最快且最省錢的打印方式。

LLNL研究員Chandrika Kamath 介紹說：“我們開發這套模擬程序是為了鑒別各參數對選擇性激光燒結技術的實施過程可能產生的影響。通過模擬程序進行少量的單向實驗，能很快得到打印高密度成品所需的各項參數值，最終應用于實際打印?！?/p>

另一位研究員Kamath則表示：“打印速度太慢時，金屬密度會下降，但速度太快又會導致粉末不能完全燒結。關鍵是找到中間的平衡點，不快不慢，才能得到理想的結果?！?/p>

該研究團隊在實驗期間得出了一個很有意思的結論，大多數金屬粉末在高強度激光的作用下能形成更加持久的高密度材料，低強度激光則更有可能導致多孔。該模擬實驗將有利于人們了解打印過程中各項參數的作用，從而保證成品中金屬部分的質量。

via: gizmag

相關：Arup用3D打印制造出復雜金屬元件

雷峰網原創文章，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。