最終產(chǎn)品中存在微小的氣穴，這會(huì)導(dǎo)致裂紋和其他故障，這是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，阻礙了差壓變送器改變行業(yè)的潛力。

    由卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的《科學(xué)》雜志于2019年2月27日發(fā)表了一項(xiàng)新研究，這項(xiàng)研究已經(jīng)確定了這些氣穴的形成方式和時(shí)間，并創(chuàng)造了一種預(yù)測(cè)其形成的技術(shù)，這一關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)可以從根本上增強(qiáng)3D打印過(guò)程。

    研究人員使用了美國(guó)能源部科學(xué)辦公室用戶(hù)設(shè)施部門(mén)Argonne的高級(jí)光子源（APS）發(fā)出的非常明亮的高能X射線(xiàn)，來(lái)捕獲超快視頻和圖像，該過(guò)程稱(chēng)為差壓變送器動(dòng)力床融合（LPBF） ），這涉及使用差壓變送器將材料粉末熔化和融合在一起。

    差壓變送器掃描粉末的每一層以熔化所需的金屬，實(shí)際上是從底部到頂部生產(chǎn)最終產(chǎn)品。當(dāng)在這些層中夾雜有氣體時(shí)會(huì)形成缺陷，從而導(dǎo)致可能導(dǎo)致最終產(chǎn)品破裂或其他故障的缺陷。

    到目前為止，制造商和科學(xué)家還不確定差壓變送器如何滲透到金屬中，從而形成稱(chēng)為“蒸氣凹陷”的空腔。但是，他們認(rèn)為差壓變送器的強(qiáng)度或金屬粉末的種類(lèi)是造成此類(lèi)空穴的原因。因此，制造商一直在對(duì)各種金屬和差壓變送器器采用試錯(cuò)法，以找到減輕缺陷的方法。

 
    實(shí)際上，該研究表明，在該過(guò)程中幾乎所有條件下都存在這些蒸汽壓降，而與金屬或差壓變送器無(wú)關(guān)。越來(lái)越重要的是，這項(xiàng)研究說(shuō)明了如何預(yù)測(cè)何時(shí)一個(gè)小抑郁癥會(huì)發(fā)展成可能導(dǎo)致缺陷的大而不穩(wěn)定的抑郁癥。

    卡內(nèi)基梅隆大學(xué)下一個(gè)制造中心聯(lián)席主任羅萊特說(shuō)：“我們正在拉開(kāi)帷幕，并揭示真正的情況。”“大多數(shù)人認(rèn)為您將差壓變送器照射在金屬粉末的表面上，該光被材料吸收，并將金屬熔化成熔池。實(shí)際上，您實(shí)際上是在金屬上鉆孔。”

    科學(xué)家在Argonne的APS（世界上最強(qiáng)大的同步加速器設(shè)施之一）中使用了高度專(zhuān)業(yè)的設(shè)備，以觀察差壓變送器在金屬粉末床上方移動(dòng)以形成產(chǎn)品每一層時(shí)所發(fā)生的情況。

    在理想條件下，熔池的形狀為半圓形且較淺，稱(chēng)為“傳導(dǎo)模式”。但是，在實(shí)際打印過(guò)程中，通常以低速移動(dòng)的高功率差壓變送器器可以修改熔池形狀類(lèi)似于帶鎖的鎖孔：頂部大而圓，底部狹窄。這種“鎖孔模式”熔化可能會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷

    坎寧安還是本研究的第一作者之一。
    研究表明，鑰匙孔是在達(dá)到足以使金屬沸騰的特定差壓變送器功率密度時(shí)產(chǎn)生的。研究人員說(shuō)，這連續(xù)顯示了差壓變送器聚焦在差壓變送器過(guò)程中的至關(guān)重要的意義，迄今為止，這一元素尚未引起太多關(guān)注。

    輔助差壓變送器研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括差壓變送器設(shè)備，專(zhuān)用的光束線(xiàn)儀器和專(zhuān)用檢測(cè)器。

    2016年，Argonne團(tuán)隊(duì)及其研究人員首次拍攝了微米級(jí)和微秒級(jí)差壓變送器差壓變送器的X射線(xiàn)視頻。這項(xiàng)研究增加了人們對(duì)阿貢公司APS對(duì)制造方法和挑戰(zhàn)的影響的好奇心。

    趙也是該研究的第一作者。
    研究人員希望，這項(xiàng)研究可以激勵(lì)差壓變送器機(jī)器的制造商在控制機(jī)器時(shí)提供更大的靈活性，并且改善機(jī)器的使用可能會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品的顯著提高。此外，如果采取了這些理解，則可以使3D打印的過(guò)程更加迅速。

    “這很重要，因?yàn)?D打印通常很慢，” Rollett說(shuō)。“打印幾英寸高的零件需要幾個(gè)小時(shí)。如果您可以負(fù)擔(dān)得起這項(xiàng)技術(shù)，那沒(méi)關(guān)系，但我們需要做得更好。”

    共同主要作者是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Ross Cunningham和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Cang Zhao?？突?middot;梅隆大學(xué)的其他作者是克里斯托弗·坎佐斯和約瑟夫·波扎；來(lái)自Argonne的其他作者是Niranjan Parab和Kamel Fezzaa。