金属3D打印技术正在被越来越广泛地采用，但其最终产品却依旧存在结构缺陷。于是，为找到造成这一问题的根本原因，由美国能源部（DoE）领导，密苏里科技大学、阿贡国家实验室（ANL），以及卡内基·梅隆大学的研究人员组成的一支团队展开了这方面的研究。
据悉，这项研究利用了DoE科学办公室最高科技设备之一的先进光子源（APS）。它是一种基于强同步加速器X射线的记录设备，能帮助实时研究金属3D打印的整个激光熔融过程。这种激光与金属的相互作用会在瞬间完成，但幸运的是，借助APS的高速X射线装置，研究人员能以每秒5万帧的精度捕获整个过程，然后仔细研究，从而理解材料的微观结构，并且搞清楚缺陷和孔隙的形成原因。
研究人员观察并量化了金属3D打印的各种特征，如熔池的尺寸或形状，粉末喷射量，固化和孔隙形成，不同阶段之间的各种转化等。同时，借助各种物理理论和算法，他们还能利用X射线影像创建出了复杂的预测模型，然后用它重新设计3D打印流程，从而避免结构缺陷的产生。通过这种方式，研究人员可以更多地了解金属3D打印，更好地提高这种技术的可靠性。
通过与美国各地的实验室和研究机构分享他们的结论和预测模型，研究团队不仅希望能改善当前的3D打印技术，还希望能发现新的方法，探索新的可能性，以及开发出新可打印金属材料，从而提高金属3D打印的可靠性。
另外，研究对打印较复杂产品的初始设计也有帮助，因为如果能更透彻地理解打印过程，设计师就不需要再花大量事件研究如何提高结构的质量和可靠性方面耗费太多时间了，只需考虑关键因素即可。
目前，研究团队已经将相关论文发表到了《Scientific Reports》杂志上，题为“用高速X射线成像与衍射方法实时监控激光粉床熔融过程”。如果你感兴趣，就下载后面的附件自行阅览吧！
南极熊.用高速X射线成像与衍射方法实时监控激光粉床熔融过程.pdf
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