美国科学家揭示金属3D打印件内部会出现孔隙的原因

就在几天前，南极熊报道了美国卡内基梅隆大学发现钛金属3D打印件可能存在致命缺陷的消息（主要是因为打印件内部会随机出现细小的孔隙，最终可能导致出现裂缝），引起了众多熊友的强烈关注。现在，对于其中最关键的问题 — 究竟是哪些因素导致了孔隙出现，著名的美国研究机构劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）通过对激光烧结（LS）型粉床3D打印机的实验给出了比较专业的答案。

据南极熊了解，根据LLNL的研究，打印件中之所以会出现孔隙主要是因为在打印该部分时，粉末的量不足，而这是由于在之前部分的打印时，激光照射金属粉末会产生高温蒸汽（接近金属沸点）将后面的粉末吹走。虽然减少的量很小，但积累后却足以造成孔隙的出现。

南极熊还了解到，为仔细观察这种在微观尺度下发生的现象，LLNL特意从德国亚琛的Fraunhofer研究所购买了一台激光粉床3D打印机，还使用了专门定制的显微镜、真空室和超高速摄像机。在通过这些高科技设备观察到金属粉末在被激光照射后的“喷发”过程后，他们借助计算机仿真和流体动力学原理构建了能够重现粒子运动的模型。

“在此之前，我们根本不知道这种情况的存在，但它对打印件的质量和成型速度的确有着重要的影响。”LLNL的增材制造主任Chris Spadaccini表示：“不过现在，我们终于可以通过模型捕捉到这种现象了。目前，我们着手构建它的仿真代码。”

LLNL表示，接下来，他们将开始研究3D打印时孔隙的实时发展状况并探索如何减弱这种情况，从而确实提高打印件的质量。

“由于对这种现象已经有了更好的理解，所以现在，我们可以更加准确地对其进行模拟了，”Matthews说表示“这或许能帮助我们打印出缺陷很少甚至完全没有的金属件。”

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