雖然當前的3D打印技術發展得很快，但是它確實在工藝本身和最終產(chan) 品上偶然會(hui) 出現缺陷。美國勞倫(lun) 斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究人員正在更深入地探究這些缺陷發生的原因，以及如何對工藝進行改進。 

    眾(zhong) 所周知，3D打印大多依靠熱能發揮作用，由此帶來的熱量和溫度波動會(hui) 引起殘餘(yu) 應力，造成最終的製成品會(hui) 出現一些問題。

    而測量應力，以弄清楚如何防止它的出現，正是在LLNL的Amanda Wu和她的團隊正在做的事情。Wu和團隊成員Wayne King、Gilbert Gallegos和Mukul Kumar都參與(yu) 了LLNL發起的金屬增材製造的加速認證（ACAMM）的戰略倡議。

Amanda Wu

    吳和她的團隊也很幸運的與(yu) 美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL）建立了合作關(guan) 係，由LANL使用中子衍射（ND）技術幫助他們(men) 測試並驗證研究結果的有效性。這點的確是一個(ge) 幸運的合作，在全美隻有三個(ge) 聯邦研究實驗室擁有進行中子衍射研究所需的高能中子源。

    吳和她的團隊使用破壞性分析，這是一種傳(chuan) 統的方法，並結合高科技的數字散斑相關(guan) 方法（DIC）。他們(men) 用3D打印部件前後的圖像獲得的定量數據來測量3D打印的部件的應力。這是分析問題都會(hui) 有的一個(ge) 很簡單的思路，但難的是如何實施。 

    使用帶雙攝像頭設置的DIC技術，Wu和她的團隊能夠研究溫度對3D打印產(chan) 品的影響，並測量外部殘餘(yu) 應力。然後由LANL的 Donald Brown參與(yu) 進來，使用中子衍射技術進行測量，簡單地說，該技術它能夠及時探查並發現它正在發生什麽(me) 事情。 

    “我們(men) 花了很多時間對殘餘(yu) 應力進行了係統的研究，這使我們(men) 能夠對以前無法量化的東(dong) 西進行測量。”吳說。“這對於(yu) 校準我們(men) 的增材參數，使殘餘(yu) 應力最小化是至關(guan) 重要的。”

    如果一個(ge) 3D打印的部件能夠不受殘餘(yu) 應力的影響，它會(hui) 完美、無失真地結合在一起。這是研究殘餘(yu) 應力的關(guan) 鍵，因為(wei) 當它影響到3D打印的產(chan) 品是，該應力就會(hui) 發生並顯示在切割界麵。Wu和她的研究小組可以分析之前和之後的圖像，並利用零部件上的斑點圖案，以檢測失真。

Amanda Wu使用DIC方法對增材製造的部件進行成像

    LLNL團隊的DIC結果經過了中子衍射實驗的驗證。這些發現是突破性的，因為(wei) 它們(men) 證明了應力和激光功率、速度之間的相關(guan) 性，以及如何調整激光掃描矢量長度才能更正確地控製溫度和減少失真引起的應力，及旋轉所述激光掃描矢量。 

    該團隊研究結果的意義(yi) 在於(yu) ，能夠幫助3D打印行業(ye) ：

    在製造過程中校準過程參數，以減少殘餘(yu) 應力。

    調整激光設置（功率和速度）、掃描參數（模式、方向角和重疊），以製造出更可靠的部件。