LLNL開展基礎(chǔ)研究旨在推動金屬3D打印快速發(fā)展

美國勞倫斯Livermore國家實驗室（LLNL）最近發(fā)起了一項名為“3D打印金屬創(chuàng)新加速認證”（ACAMM）的戰(zhàn)略計劃，旨在改進金屬3D打印并促進其在更廣泛的工業(yè)中得到應(yīng)用。計劃將聯(lián)合使用物理模型、數(shù)據(jù)采礦和不確定分析等技術(shù)來優(yōu)化3D打印部件并加速認證過程，最終開發(fā)出3D打印的全部潛能。

四年前，專業(yè)咨詢機構(gòu)Woehlers發(fā)布了一份極具影響力的報告，指出有些金屬3D打印部件在強度上已經(jīng)能夠媲美鑄造或鍛造部件了，所以這項技術(shù)有望成為未來最常規(guī)也是最重要的戰(zhàn)略性技術(shù)。

南極熊小編非常贊同這種觀點。要知道金屬3D打印技術(shù)已經(jīng)今非昔比。它的發(fā)展很快，已經(jīng)從最初的快速原型工具成為了一種合格的制造技術(shù)。但目前，采用該技術(shù)的機構(gòu)或企業(yè)還是不多。那么這背后的原因究竟是什么呢？

LLNL的研究人員表示，這首先是因為我們對復(fù)雜的3D打印技術(shù)，比如選擇性激光熔融（SLM）的基本原理缺乏了解；其次是因為3D打印金屬材料的認證需要很長的時間。所以，ACAMM設(shè)定了2個主要目標(biāo)：第一，開發(fā)過程建模、過程優(yōu)化仿真以及建模能力；第二，精簡材料認證程序，從而以明顯降低的成本為重要應(yīng)用提供提供近凈成形金屬零件認證。

“如果我們想要將零部件投入關(guān)鍵應(yīng)用，它們就必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。我們的側(cè)重點是讓人們從科學(xué)上真正理解3D打印技術(shù)，從而建立3D打印零部件質(zhì)量的信心�！盇CAMM的主管Wayne King表示，“我們希望加快認證和檢驗過程，以便更好地利用金屬3D打印的靈活性。在理想情況下，如果工廠前一天3D打印的部件質(zhì)量是合格的，那么后一天的部件也將是合格的。”

據(jù)中國3D打印專業(yè)媒體平臺南極熊了解，目前，King和他的團隊已經(jīng)為SLM工藝準(zhǔn)備好了包括粉末顆粒、整體零部件在內(nèi)的多種物理模型。借助它們，研究者就能更好地理解每一個可能的因素（包括激光功率、打印速度、光束大小和形狀）會在金屬3D打印過程中對不同材料產(chǎn)生怎樣的影響。

這種信息可以反向用于開發(fā)新材料、改進對于可能導(dǎo)致打印失敗的變形和應(yīng)力的預(yù)測、整體改善金屬3D打印工藝并優(yōu)化成品金屬部件 — 所有這些只需少量且便宜的實驗即可完成。

ACAMM的粉末模型

“這些模型將幫助我們擺脫對經(jīng)驗的依賴，”King表示，“我們希望實現(xiàn)的是‘只需按下開始鍵就能夠?qū)崿F(xiàn)金屬打印’。如果成功，這將對人們使用金屬3D打印的方式產(chǎn)生重大影響“

盡管到目前為止，一些改進的金屬3D打印工藝和材料已經(jīng)出現(xiàn)了許多，比如西北大學(xué)就開發(fā)出了性能更好的金屬粉末材料，能夠?qū)崿F(xiàn)從未有過的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不過在LLNL看來，想要在提高金屬3D打印部件的一致性和可靠性這方面有所進展，令航空航天等工業(yè)有信心使用它們，唯一可行的方式就是他們這種更加科學(xué)的方法。

ACAMM已經(jīng)將上面提到的物理模型發(fā)表在了《Applied Physics Reviews》的一月份雜志上了。另外這項為期三年的研究也已經(jīng)得到了LLNL實驗室指導(dǎo)研究和發(fā)展（LDRD）項目的資金支持。

延伸閱讀：  
《LLNL開發(fā)出3D打印高密度金屬件的有效方法》
《LLNL為大面積投影微立體光刻3D打印機申請專利》

via 3ders