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多年來，粉末床熔融3D打印機(jī)用戶不得不面對(duì)材料再分配或“濺灑”問題。濺灑是這樣一種現(xiàn)象，其中液體金屬顆粒飛離激光路徑，噴灑到其他地方。這會(huì)污染粉末床，最終導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)粗糙度、孔隙率和熔合方面的缺陷。
近日，通過對(duì)熔池動(dòng)態(tài)的高速成像以及用計(jì)算機(jī)進(jìn)行高分辨率模擬，美國(guó)勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究人員使找到了濺灑的根本原因，發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象不是由之前認(rèn)為的激光的反沖壓力造成的，而是周圍的氣流夾帶金屬顆粒的結(jié)果。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上，題為“金屬蒸氣微噴控制激光粉末床熔融增材制造的材料再分配”。
“我們對(duì)熔池進(jìn)行了成像，你可以看到顆粒因?yàn)榉礇_力而直接從熔池中噴灑出來，但這種情況只占15%左右，大部分顆粒是被熔池上方的氣流沖走和夾帶的，”研究人員說，“夾帶的顆粒可以返回激光束然后被熔化，形成一種更主要的飛濺形式。”
研究過程中，LLNL研究人員使用了三種攝像頭，包括一種每秒可錄制高達(dá)1000萬幀的傳感器。該裝置允許研究人員看到粉末床上方的氣流將顆粒吸卷進(jìn)去。研究結(jié)果令人很吃驚，因?yàn)椴唤柚呖萍汲上裨O(shè)備，表面上看起來熱噴射是由向外的氣體壓力而不是向內(nèi)的夾帶引起的。
計(jì)算機(jī)模擬對(duì)用三個(gè)攝像頭收集的視覺數(shù)據(jù)進(jìn)行了補(bǔ)充。模擬表明，熔池的傾斜度影響著濺灑的方向。
研究人員認(rèn)為，他們的工作可以幫助科學(xué)家減輕濺灑的負(fù)面影響，以及改善粉末床熔融3D打印的流動(dòng)模型。
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