金屬3D打印存在的毛孔是不是致命缺陷

寂靜天花板

幾天前，3D打印領(lǐng)域掀起了一波有關(guān)“卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)（CMU）最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，當(dāng)前的3D打印鈦金屬部件有可能存在著“致命缺陷”的討論風(fēng)潮。

即便是鑄造工藝，存在毛孔也實(shí)屬正常。更何況，對于如何減少甚至消除粉末床金屬3D打印技術(shù)所帶來的毛孔的問題是科學(xué)家們一直努力的方向，包括調(diào)整加工參數(shù)，包括過程中工藝監(jiān)測和質(zhì)量控制等等。

近日，卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)官方發(fā)布聲明3DPI和3Dprint報道歪曲了校方的研究。在兩家媒體作者都沒有與卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的Anthony Rollett教授溝通的情況下，兩家媒體僅僅憑借學(xué)校發(fā)布的文章，在此基礎(chǔ)上自我解讀成Fatally flawed – 致命的缺陷。然而， 卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)所從事的研究并非是發(fā)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)人人皆知的肉眼很難察覺到的毛孔問題，而是希望通過調(diào)整加工工藝來減少和避免毛孔的發(fā)生。 了融化粉末，必須有充足的激光能量被轉(zhuǎn)移到材料中，以熔化中心區(qū)的粉末，從而創(chuàng)建完全致密的部分，但同時熱量的傳導(dǎo)超出了激光光斑周長，影響到周圍的粉末。所以最小的制造尺寸一般比激光斑要大，超出激光點(diǎn)的燒結(jié)量取決于粉末的熱導(dǎo)率和激光的能量。

卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授Tony Rollett通過巨大的同步X射線輻射機(jī)，足以看到百萬分之一米的金屬內(nèi)部細(xì)節(jié)。X射線掃描金屬3D打印的數(shù)據(jù)被送回匹茲堡來分析金屬打印結(jié)果與打印參數(shù)之間的關(guān)系。

科學(xué)家們能夠通過同步加速器來研究各種各樣的材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括聚合物、生物醫(yī)學(xué)活檢和合金。該小組檢查了3D打印的金屬，金屬內(nèi)部的毛孔是肉眼難以察覺的，甚至小到難以檢測到。而Tony Rollett教授的職業(yè)生涯就專注于通過研究材料的微觀結(jié)構(gòu)來研究材料的性能如抗疲勞強(qiáng)度等。而金屬3D打印的目標(biāo)是融入到世界的主流制造應(yīng)用過程中，如航空航天部件，生物醫(yī)學(xué)植入物，和高性能的汽車。研究如何控制金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與金屬的3D打印的質(zhì)量息息相關(guān)。

卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)最近的研究表明表明大多數(shù)3D打印鈦孔隙率可以通過調(diào)整機(jī)器的工藝參數(shù)來消除。更少的毛孔意味著更強(qiáng)大、更可靠的終端部件。