LLNL研究:金属3D打印中的溅洒由气流引起,而非激光反冲压力 ...

发表于 2017-8-3 14:30:00 显示全部楼层 0 3556

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多年来,粉末床熔融3D打印机用户不得不面对材料再分配或“溅洒”问题。溅洒是这样一种现象,其中液体金属颗粒飞离激光路径,喷洒到其他地方。这会污染粉末床,最终导致产品出现粗糙度、孔隙率和熔合方面的缺陷。

近日,通过对熔池动态的高速成像以及用计算机进行高分辨率模拟,美国劳伦斯利物莫国家实验室(LLNL)的研究人员使找到了溅洒的根本原因,发现这种现象不是由之前认为的激光的反冲压力造成的,而是周围的气流夹带金属颗粒的结果。这项研究已经发表在《Scientific Reports》杂志上,题为“金属蒸气微喷控制激光粉末床熔融增材制造的材料再分配”。

LLNL研究:金属3D打印中的溅洒由气流引起,而非激光反冲压力 ...

LLNL研究:金属3D打印中的溅洒由气流引起,而非激光反冲压力 ...

“我们对熔池进行了成像,你可以看到颗粒因为反冲力而直接从熔池中喷洒出来,但这种情况只占15%左右,大部分颗粒是被熔池上方的气流冲走和夹带的,”研究人员说,“夹带的颗粒可以返回激光束然后被熔化,形成一种更主要的飞溅形式。”

研究过程中,LLNL研究人员使用了三种摄像头,包括一种每秒可录制高达1000万帧的传感器。该装置允许研究人员看到粉末床上方的气流将颗粒吸卷进去。研究结果令人很吃惊,因为不借助高科技成像设备,表面上看起来热喷射是由向外的气体压力而不是向内的夹带引起的。

计算机模拟对用三个摄像头收集的视觉数据进行了补充。模拟表明,熔池的倾斜度影响着溅洒的方向。
研究人员认为,他们的工作可以帮助科学家减轻溅洒的负面影响,以及改善粉末床熔融3D打印的流动模型。
(编译自3ders.org). 来源:天工社
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