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多年來，粉末床熔融3D打印機用戶不得不面對材料再分配或“濺灑”問題。濺灑是這樣一種現象，其中液體金屬顆粒飛離激光路徑，噴灑到其他地方。這會污染粉末床，最終導致產品出現粗糙度、孔隙率和熔合方面的缺陷。
近日，通過對熔池動態的高速成像以及用計算機進行高分辨率模擬，美國勞倫斯利物莫國家實驗室（LLNL）的研究人員使找到了濺灑的根本原因，發現這種現象不是由之前認為的激光的反沖壓力造成的，而是周圍的氣流夾帶金屬顆粒的結果。這項研究已經發表在《Scientific Reports》雜志上，題為“金屬蒸氣微噴控制激光粉末床熔融增材制造的材料再分配”。
“我們對熔池進行了成像，你可以看到顆粒因為反沖力而直接從熔池中噴灑出來，但這種情況只占15%左右，大部分顆粒是被熔池上方的氣流沖走和夾帶的，”研究人員說，“夾帶的顆粒可以返回激光束然后被熔化，形成一種更主要的飛濺形式。”
研究過程中，LLNL研究人員使用了三種攝像頭，包括一種每秒可錄制高達1000萬幀的傳感器。該裝置允許研究人員看到粉末床上方的氣流將顆粒吸卷進去。研究結果令人很吃驚，因為不借助高科技成像設備，表面上看起來熱噴射是由向外的氣體壓力而不是向內的夾帶引起的。
計算機模擬對用三個攝像頭收集的視覺數據進行了補充。模擬表明，熔池的傾斜度影響著濺灑的方向。
研究人員認為，他們的工作可以幫助科學家減輕濺灑的負面影響，以及改善粉末床熔融3D打印的流動模型。
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