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物理学家阐释3D打印金属零件能成功说服工程师吗

2018-11-08 10:56:20
无法否认的是3D打印已经成为建造新事物的快效的方式了,但是大多数工程师仍然对大规模使用3D打印抱着实验性的态度,因为出来的结果并非让人特别放心。现在物理学家们希望能一劳永逸地说服他们。 在实际工程运用中常见3D打印形式是选择性激光熔化技术。在这个过程里,一层精细的金属粉末铺在一个可移动平台上。高强度激光或者电子束会选择性地熔化这侧金属粉末的特定部位,然后迅速冷却和凝固。然后平台移动,更多粉末加入,过程再继续重复,直到一个完整的物体被打造出来。 这样比传统技术可以更快地制造零件,同时可以制造更复杂的物体。不出意外的话,像通用电气(3D打印迷你飞机引擎),NASA(3D打印火箭)和波音(3D打印飞机引擎零件)等公司都在实验这种技术 。 但是正如劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Wayne King在新闻发布会上所解释的,“如果我们想在关键应用中使用这些零件,它们必须符合标准”,然而现在并非所有人都有信心。 现在King和他在国家实验室的同事们在《应用物理评论》上发布立刻一篇论文,里面用一系列模型阐释了这项技术在工作时用到的具体物理学。他们的想法是让人们更好理解这个过程在不同尺度上的操作原理,从微观熔化和金属粉末的凝结到终物体的体特性。 这个模型同时让工程师们可以计算制造过程中产生的压力和热量,从而知道过程中金属发生了怎样的变化。于是他们可以得知在打印过程中的哪些难以注意的异常现象会导致不良零件,从而造成故障。终他们可以在未来的操作中预防此类现象。 研究者们希望这些模型可以帮助工程师们更加仔细地调校激光的功率,速度和光束尺寸等参数。这样他们就能自信地在充满敌意的真实世界中使用这些3D打印的零件了,就想传统工艺制造的零件一样。如果工程师们被成功说服,我们就可以在例如航空领域等行业里看到更多的3D打印技术的运用了。 King在新闻发布会上说:“我们希望加快利用这种灵活的金属制造工艺的专业认证和资格审核。理想环境下,工厂希望在周一造出一种零件,然后通过了,在周二,同一台机器又造出另外一种零件,然后又通过了。我们想实现的就是在金属这块也能做到‘跟打印印刷品一样’。”
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