真相：有關(guān)“金屬3D打印件或存在致命缺陷”的言論系誤讀

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(duì)于如何減少甚至消除粉末床金屬3D打印技術(shù)所帶來的孔隙的問題是科學(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(bào)道歪曲了校方的研究。在沒有與作者 — 卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的Anthony Rollett教授溝通的情況下，兩家媒體單方面將學(xué)校發(fā)布的文章自我解讀成“致命缺陷”。然而事實(shí)上， 這種金屬件內(nèi)肉眼難以察覺的孔隙在行業(yè)內(nèi)是人人皆知的，卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)所從事的研究其實(shí)是希望通過改進(jìn)加工工藝來減少和避免孔隙的發(fā)生。

為了融化粉末，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(shí)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。

在卡耐基-梅隆大學(xué)的NextManufacturing中心，作為全球領(lǐng)先的增材制造研究中心之一，該中心將大量的數(shù)據(jù)用于分析，以獲得更好的理解增材制造過程以及質(zhì)量控制的能力。中心利用工程、科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的知識(shí)體系發(fā)展3D打印工藝新的思維方式：設(shè)計(jì)優(yōu)化、材料的選擇和表征、工藝參數(shù)映射、軟件開發(fā)、零件檢查，和產(chǎn)品合格資格。

在大約五年內(nèi)，NextManufacturing中心計(jì)劃能夠?qū)崿F(xiàn)如下目標(biāo)：

· 像設(shè)計(jì)零件的幾何形狀一樣設(shè)計(jì)加工過程

· 監(jiān)督和控制增材制造過程

· 在同一個(gè)零件的不同位置體現(xiàn)不同的材料，不同的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能

· 用廣泛范圍內(nèi)的金屬粉末

· 內(nèi)部孔隙度的消除或設(shè)計(jì)

延伸閱讀：《爆料：美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鈦金屬3D打印件或存在致命缺陷》

來源：3D科學(xué)谷