金屬3D打印部件殘余應力的成熟方法

。后一種方法意味著在任何時候收縮的材料都更少，從而降低了零件的整體應力。

殘余應力會導致3D打印的金屬部件斷裂

。圖片來自匹茲堡大學。

盡管島掃描已被證明有效

，但對該方法實際效果的綜合研究是有限的，導致理解上的差距。為了詳細分析該方法，美國團隊3D打印了許多鈦合金橋，所有橋的長度都在2厘米左右

。使用連續(xù)或島掃描策略制造每個測試樣品

。從外面看，所有的橋看起來都一樣

，所以研究人員使用高能X射線來計算內(nèi)部的應力

。有趣的是，沿著使用島掃描3D打印的橋梁的某些邊緣發(fā)現(xiàn)了最高水平的張力

。

雖然島的較小尺寸確實減少了收縮

，但該團隊認為這也會導致更快的冷卻和更大的溫差，從而增加壓力。最終，結果表明應該逐個項目地考慮島嶼掃描，而不是將其視為包羅萬象的“銀彈”

。為了減輕金屬3D打印中殘余應力的影響

，制造商還需要考慮特定于構建的其他打印參數(shù)

。

3D打印鈦橋的應力圖。島掃描構建沿邊緣表現(xiàn)出高應力

。圖片來自勞倫斯利弗莫爾國家實驗室。

缺陷消除是3D打印社區(qū)的一個活躍研究領域，正在開發(fā)大量新技術

。來自阿貢國家實驗室和德克薩斯農(nóng)工大學的一組研究人員此前曾使用實時溫度數(shù)據(jù)和機器學習算法來預測3D打印部件中的缺陷

。該方法涉及建立熱歷史與激光PBF過程中亞表面缺陷形成之間的相關聯(lián)系。

在其他地方

，一組中國和美國的研究人員最近發(fā)現(xiàn)了PBF 3D打印“速度限制”

，在該“速度限制”中不太可能發(fā)生零件缺陷。通過廣泛的X射線成像

，該團隊能夠確定可以更好地控制熔池中形成的J形氣泡的參數(shù)

。

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