借用18世紀(jì)英國(guó)批評(píng)家塞繆爾 · 約翰遜的話，有段時(shí)間，3D金屬打印技術(shù)就好像只能用后腿走路的狗，東西是做出來了，但是沒做好。雖然激光燒結(jié)技術(shù)或者選擇性激光熔融技術(shù)（SLM）已經(jīng)廣泛運(yùn)用于各種行業(yè)，比如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組件，還有半自動(dòng)手槍，但在工藝上仍然有很大的提升空間。因此，美國(guó)勞倫斯利物莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究人員一直專注模擬實(shí)驗(yàn)，致力于提高3D激光打印的速度，并采用強(qiáng)度更高的激光，改善成品的質(zhì)量。

與那種堆奶油似的噴注融化塑料不同，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)是逐層打印的，操作時(shí)，使用高強(qiáng)度激光融化金屬粉末，使其燒結(jié)，以此逐層堆砌，逐層定型，最終掃除多余粉末，拋光，得到成品。目前3D打印已經(jīng)從奪人眼球的稀奇玩意發(fā)展成為稀松平常的主流制造技術(shù)，各類打印技術(shù)亟待改進(jìn)，就拿選擇性激光燒結(jié)技術(shù)來說，關(guān)鍵問題在于如何在盡可能短時(shí)間內(nèi)打印出密度盡可能高的成品。

眼下LLNL也在研究這個(gè)問題?，F(xiàn)階段，激光功率低于225瓦時(shí)，打印質(zhì)量最好。研究人員曾嘗試用400瓦的激光打印相同的成品，但最終效果還取決于其他因素，比如激光強(qiáng)度，速度，掃描方式，每層的厚度等。

選擇性激光燒結(jié)技術(shù)中，成品多孔是主要問題。以315L的不銹鋼為例，如果粉末沒燒結(jié)好，成品會(huì)多孔，質(zhì)量難以保證。一般來說，1%的孔隙率是最低標(biāo)準(zhǔn)。孔隙率僅是其中一個(gè)方面，最終的成品質(zhì)量好壞還受其他許多條件所限。

為了模擬各因素對(duì)打印成品可能產(chǎn)生的影響，LLNL的研究員們?cè)O(shè)計(jì)了模擬程序來實(shí)驗(yàn)多各參數(shù)下的最佳成品，比如打印高密度產(chǎn)品所需的最快且最省錢的打印方式。

LLNL研究員Chandrika Kamath 介紹說：“我們開發(fā)這套模擬程序是為了鑒別各參數(shù)對(duì)選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的實(shí)施過程可能產(chǎn)生的影響。通過模擬程序進(jìn)行少量的單向?qū)嶒?yàn)，能很快得到打印高密度成品所需的各項(xiàng)參數(shù)值，最終應(yīng)用于實(shí)際打印?！?/p>

另一位研究員Kamath則表示：“打印速度太慢時(shí)，金屬密度會(huì)下降，但速度太快又會(huì)導(dǎo)致粉末不能完全燒結(jié)。關(guān)鍵是找到中間的平衡點(diǎn)，不快不慢，才能得到理想的結(jié)果?！?/p>

該研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)期間得出了一個(gè)很有意思的結(jié)論，大多數(shù)金屬粉末在高強(qiáng)度激光的作用下能形成更加持久的高密度材料，低強(qiáng)度激光則更有可能導(dǎo)致多孔。該模擬實(shí)驗(yàn)將有利于人們了解打印過程中各項(xiàng)參數(shù)的作用，從而保證成品中金屬部分的質(zhì)量。

via: gizmag

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