近日，美國Lawrence Livermore國家實驗室（LLNL）的研究人員們(men) 啟動了一項具有戰略意義(yi) 的項目——金屬增材製造的加速認證倡議（ACAMM，Accelerated Certification of Additively Manufactured metals Initiative）。該計劃旨在改進金屬3D打印技術和推動它在各行各業(ye) 的廣泛應用。這種基於(yu) 研究的方法將結合物理模型、數據挖掘和不確定性分析，從(cong) 而優(you) 化3D打印金屬零部件和加速其認證過程，最終幫助金屬3D打印技術充分發揮其潛力。

LLNL研究人員研究金屬3D打印部件

四年前，專(zhuan) 業(ye) 谘詢機構Woehlers發布的具有行業(ye) 影響力的報告就已經指出，有些金屬3D打印的部件已經堪比鑄造或者鍛造的部件，“增材製造有望成為(wei) 最重要、最具戰略性和最常用的製造技術。”

事實上，金屬3D打印技術發展很快，已經從(cong) 快速原型工具成為(wei) 合格的製造技術——但是目前還隻有一些部門，和某幾家著名的工業(ye) 製造商在使用。那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 金屬3D打印技術的應用還沒有達到我們(men) 一直期待的顛覆性的水平？

LLNL的研究人員表示，這首先是因為(wei) 我們(men) 還缺乏對複雜的金屬增材製造技術，比如SLM（選擇性激光熔化）等，背後關(guan) 鍵機理的基本理解；第二，由於(yu) 批準3D打印金屬材料所需要和很長的認證時間。

因此，ACAMM倡議有兩(liang) 個(ge) 主要目標：第一，開發過程建模、過程優(you) 化仿真以及建模能力；第二，精簡材料認證策略，在提供近淨成形金屬零件認證以用於(yu) 關(guan) 鍵應用，從(cong) 而大幅降低成本。

“如果我們(men) 想要將零部件投入關(guan) 鍵應用，它們(men) 就必須符合質量標準。我們(men) 的項目側(ce) 重於(yu) 在科學的基礎上建立對增材製造工藝的理解，從(cong) 而建立對其零部件質量的信心。”ACAMM主任Wayne King稱：“我們(men) 想要加快認證和檢驗過程以利用金屬增材製造所帶來的靈活性。在理想情況下，我們(men) 的工廠周一打造一個(ge) 零部件，而且檢驗合格之後；那麽(me) 周二同一台機器上打造出的不同部件也會(hui) 合格。”

King和他的團隊已經從(cong) 各種尺度上為(wei) SLM工藝準備好了多種物理模型，從(cong) 粉體(ti) 顆粒到整個(ge) 零部件或組件。這些模型可以幫助相關(guan) 人員更好地理解每一個(ge) 可能的因素是如何在金屬3D打印過程中發揮影響的，其中包括激光功率、速度、光束大小和形狀等對於(yu) 不同類型金屬的影響。

這種信息反過來可以為(wei) 發展新材、改進對於(yu) 可能導致打印失敗的變形和應力的預測、消除猜測、整體(ti) 改善金屬3D打印工藝和優(you) 化成品金屬部件等帶來寶貴的見解，而且所有這些都不需要多次、昂貴的試驗。

ACAMM的粉體(ti) 模型

“這些模型將是我們(men) 在擺脫金屬3D打印對於(yu) 經驗的依賴，朝著基於(yu) 科學的方向邁出的一大步。”King說：“我們(men) 在談論的是如何能夠達到“隻需按下打印鍵就能夠實現金屬打印”這一地步。它將廣泛地影響人們(men) 應用金屬增材的方式。“

盡管迄今為(wei) 止，我們(men) 看到了在金屬3D打印領域也出現了一些技術上的突破。但是從(cong) LLNL研究人員的角度看來，要持續推進金屬3D打印部件在一致性和可靠性方麵的提高，唯一可能的途徑就是采取這種基於(yu) 知識，或者說科學，的方法。

ACAMM提出的上述物理模型最近已經發表在了《Applied Physics Reviews》一月份出版的雜誌上。據了解，這項為(wei) 期三年的研究已經得到了LLNL實驗室指導研究和發展（LDRD）項目的資金支持。除了King，其他參與(yu) 該研究項目並作出貢獻的LLNL人員包括Ibo Matthews、Gabe Guss、Niel Hodge、Chandrika Kamath、Saad Khairallah和Alexander Rubenchik。