最終產(chǎn)品中存在微小的氣穴，這會導(dǎo)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(nèi)基·梅隆大學(xué)和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的《科學(xué)》雜志于2019年2月27日發(fā)表了一項(xiàng)新研究，這項(xiàng)研究已經(jīng)確定了這些氣穴的形成方式和時(shí)間，并創(chuàng)造了一種預(yù)測其形成的技術(shù)，這一關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)可以從根本上增強(qiáng)3D打印過程。

    研究人員使用了美國能源部科學(xué)辦公室用戶設(shè)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(shí)際上是從底部到頂部生產(chǎn)最終產(chǎn)品。當(dāng)在這些層中夾雜有氣體時(shí)會形成缺陷，從而導(dǎo)致可能導(dǎo)致最終產(chǎn)品破裂或其他故障的缺陷。

    到目前為止，制造商和科學(xué)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(rèn)為差壓變送器的強(qiáng)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(shí)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(guān)。越來越重要的是，這項(xiàng)研究說明了如何預(yù)測何時(shí)一個小抑郁癥會發(fā)展成可能導(dǎo)致缺陷的大而不穩(wěn)定的抑郁癥。

    卡內(nèi)基梅隆大學(xué)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(rèn)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(shí)際上，您實(shí)際上是在金屬上鉆孔。”

    科學(xué)家在Argonne的APS（世界上最強(qiáng)大的同步加速器設(shè)施之一）中使用了高度專業(yè)的設(shè)備，以觀察差壓變送器在金屬粉末床上方移動以形成產(chǎn)品每一層時(shí)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(dǎo)模式”。但是，在實(shí)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(dǎo)致最終產(chǎn)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(dá)到足以使金屬沸騰的特定差壓變送器功率密度時(shí)產(chǎn)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(guān)重要的意義，迄今為止，這一元素尚未引起太多關(guān)注。

    輔助差壓變送器研究的實(shí)驗(yàn)平臺包括差壓變送器設(shè)備，專用的光束線儀器和專用檢測器。

    2016年，Argonne團(tuán)隊(duì)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(xiàng)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(xiàng)研究可以激勵差壓變送器機(jī)器的制造商在控制機(jī)器時(shí)提供更大的靈活性，并且改善機(jī)器的使用可能會導(dǎo)致最終產(chǎn)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?yàn)?D打印通常很慢，” Rollett說。“打印幾英寸高的零件需要幾個小時(shí)。如果您可以負(fù)擔(dān)得起這項(xiàng)技術(shù)，那沒關(guān)系，但我們需要做得更好。”

    共同主要作者是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Ross Cunningham和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的Cang Zhao?？突?middot;梅隆大學(xué)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。