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（CMU）最近進行的一項研究表明，當前的3D打印鈦金屬部件有可能存在著“致命缺陷”的討論風潮。

即便是鑄造工藝，存在毛孔也實屬正常。更何況，對于如何減少甚至消除粉末床金屬3D打印技術(shù)所帶來的孔隙的問題是科學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·梅隆大學官方發(fā)布聲明3DPI和3Dprint報道歪曲了校方的研究。在沒有與作者 — 卡內(nèi)基·梅隆大學的Anthony Rollett教授溝通的情況下，兩家媒體單方面將學校發(fā)布的文章自我解讀成“致命缺陷”。然而事實上， 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·梅隆大學所從事的研究其實是希望通過改進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，但同時熱量的傳導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，超出激光點的燒結(jié)量取決于粉末的熱導率和激光的能量。

卡內(nèi)基·梅隆大學材料科學與工程系教授Tony Rollett通過巨大的同步X射線輻射機，足以看到百萬分之一米的金屬內(nèi)部細節(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度等。而金屬3D打印的目標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)整機器的工藝參數(shù)來消除。更少的毛孔意味著更強大、更可靠的終端部件。

在卡耐基-梅隆大學的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、計算機科學學院的知識體系發(fā)展3D打印工藝新的思維方式：設(shè)計優(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中心計劃能夠?qū)崿F(xiàn)如下目標：

· 像設(shè)計零件的幾何形狀一樣設(shè)計加工過程

· 監(jiān)督和控制增材制造過程

· 在同一個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

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

來源：3D科學谷