最終產品中存在微小的氣穴，這會導致裂紋和其他故障，這是一個普遍存在的問題，阻礙了差壓變送器改變行業(yè)的潛力。

    由卡內基·梅隆大學和阿貢國家實驗室的科學家領導的《科學》雜志于2019年2月27日發(fā)表了一項新研究，這項研究已經確定了這些氣穴的形成方式和時間，并創(chuàng)造了一種預測其形成的技術，這一關鍵發(fā)現(xiàn)可以從根本上增強3D打印過程。

    研究人員使用了美國能源部科學辦公室用戶設施部門Argonne的高級光子源（APS）發(fā)出的非常明亮的高能X射線，來捕獲超快視頻和圖像，該過程稱為差壓變送器動力床融合（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，實際上是從底部到頂部生產最終產品。當在這些層中夾雜有氣體時會形成缺陷，從而導致可能導致最終產品破裂或其他故障的缺陷。

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

 
    實際上，該研究表明，在該過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關。越來越重要的是，這項研究說明了如何預測何時一個小抑郁癥會發(fā)展成可能導致缺陷的大而不穩(wěn)定的抑郁癥。

    卡內基梅隆大學下一個制造中心聯(lián)席主任羅萊特說：“我們正在拉開帷幕，并揭示真正的情況。”“大多數(shù)人認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。實際上，您實際上是在金屬上鉆孔。”

    科學家在Argonne的APS（世界上最強大的同步加速器設施之一）中使用了高度專業(yè)的設備，以觀察差壓變送器在金屬粉末床上方移動以形成產品每一層時所發(fā)生的情況。

    在理想條件下，熔池的形狀為半圓形且較淺，稱為“傳導模式”。但是，在實際打印過程中，通常以低速移動的高功率差壓變送器器可以修改熔池形狀類似于帶鎖的鎖孔：頂部大而圓，底部狹窄。這種“鎖孔模式”熔化可能會導致最終產品出現(xiàn)缺陷

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

    輔助差壓變送器研究的實驗平臺包括差壓變送器設備，專用的光束線儀器和專用檢測器。

    2016年，Argonne團隊及其研究人員首次拍攝了微米級和微秒級差壓變送器差壓變送器的X射線視頻。這項研究增加了人們對阿貢公司APS對制造方法和挑戰(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，這項研究可以激勵差壓變送器機器的制造商在控制機器時提供更大的靈活性，并且改善機器的使用可能會導致最終產品的顯著提高。此外，如果采取了這些理解，則可以使3D打印的過程更加迅速。

    “這很重要，因為3D打印通常很慢，” Rollett說。“打印幾英寸高的零件需要幾個小時。如果您可以負擔得起這項技術，那沒關系，但我們需要做得更好。”

    共同主要作者是卡內基梅隆大學的Ross Cunningham和阿貢國家實驗室的Cang Zhao?？突?middot;梅隆大學的其他作者是克里斯托弗·坎佐斯和約瑟夫·波扎；來自Argonne的其他作者是Niranjan Parab和Kamel Fezzaa。