日前，美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾（Lawrence Livermore）國家實驗室（LLNL）的研究人員開發出了一種新的、更有效的方法來確定選擇性激光熔融（SLM）製造工藝的正確參數，SLM是一種製造3-D高密度金屬零部件的3D打印技術。

SLM主要使用高能激光束來逐層熔融金屬粉末以生成零部件。某些SLM應用需要的零部件密度非常高，孔隙率往往要求小於(yu) 1％。而如果對於(yu) 一些本身就具有較高空隙率屬性的材料而言，這往往會(hui) 導致打印失敗。

同時，3D打印具有特定標準和性能規範的功能部件往往極具挑戰性，因為(wei) 操作者必須正確設置大量的參數。一些關(guan) 鍵參數包括激光功率、激光測速，激光掃描線之間的距離、掃描策略和粉末層厚度等。

如今，LLNL的研究人員已經開發出一種有效的方法，隻需基於(yu) 簡單的模擬和實驗，就可確定最佳的參數以3D打印出帶有指定特性如高密度的金屬零部件。天工 社發現，這些模擬主要用來計算熔池（ melt pool）的尺寸，熔池是指在激光融化金屬粉末顆粒時形成的液池。

“我們(men) 挖掘模擬輸出數據，以確定重要的SLM參數和它們(men) 的值，這樣產(chan) 生的熔池剛好夠熔穿粉末到達下麵的襯底。”LLNL的研究人員、論文的主要作者Chandrika Kamath說：“通過使用模擬來指導少量的單軌實驗，我們(men) 可以迅速得到生成高密度零部件的參數值。”

 “我們(men) 發現，如果速度太低，那麽(me) 金屬密度就會(hui) 降低，這是在激光深融時存在小孔現象（keyhole model），從(cong) 而導致孔隙。”Kamath寫(xie) 道，“與(yu) 此同時，過高的速度會(hui) 導致熔化不夠，關(guan) 鍵是要找到合適的參數。”

LLNL的研究小組發現，使用不同的粉末會(hui) 在較低功率下影響密度，但在更高的功率下不能對密度造成影響。

“此外，對於(yu) 316L不鏽鋼，在更高的功率條件下，在更寬的掃描速度範圍內(nei) 打印出的零件密度都會(hui) 更高，不像在低功率的環境中。”Kamath說。“這表明更高的功率可以為(wei) 選擇工藝參數以優(you) 化零部件的各種屬性提供更大的靈活性。”

雖然在本實驗中主要使用的是316L不鏽鋼，但Kamath表示他們(men) 的方法同樣適用於(yu) 其它的金屬粉末為(wei) 好。

LLNL的研究結果最終將被用於(yu) 幫助驗證使用SLM工藝生成的金屬部件的屬性。這篇論文隻是幫助研究人員了解如何利用計算機模擬和少量精心選擇的實驗，以有效地確定工藝參數的第一步，Kamath說。

他們(men) 的研究成果名為(wei) 《400W功率下激光粉末床熔融316L不鏽鋼生成增材製造零部件的密度（Density of additively-manufactured, 316L SS parts using laser powder-bed fusion at powers up to 400W）》，近日發表在《International Journal of Advanced Manufacturing Technology》上。