得益于美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）正在進(jìn)行的一項研究，金屬3D打印的質(zhì)(zhì)量監(jiān)控有望得到進(jìn)一步改善。這項研究主要涉及NIST的兩大實(shí)驗室—工程實(shí)驗室（EL）與物理測量實(shí)驗室（PML） —合作研制的一臺定制化金屬3D打印機：“增材制造計量測試平臺（AMMT）”。它最大的優(yōu)(yōu)點(diǎn)在于能讓研究人員完全控制整個(gè)打印過(guò)程，從而實(shí)時(shí)進(jìn)行更深入的研究。而這就有望催生出可用全新監(jiān)測和計量工具，解決金屬3D打印中最重要的質(zhì)(zhì)量控制問(wèn)題。

       要解決這個(gè)問(wèn)題，NIST研究人員需要收集大量有關(guān)金屬3D打印過(guò)程的基本信息，包括被熔化的金屬有多熱、如何降低殘余應力等。這樣，他們才能知道什么樣的傳感器可以幫助用戶(hù)詳細了解打印件內(nèi)部發(fā)(fā)生的情況?！?D打印界已經(jīng)(jīng)開(kāi)始將傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)融入打印機了。所以，我們也希望獲得這種能力，同時(shí)需要一個(gè)平臺來(lái)測試各種新點(diǎn)子?！毖芯咳藛T表示。

       據(jù)了解，AMMT在工作原理上與一般的激光粉床金屬3D打印機相同，是用激光融化金屬粉末（目前可打印鈦、鈷鉻合金和鎳合金這3種最常用的），然后層層堆積構(gòu)建出3D實(shí)體。所不同的是，它并未安裝專(zhuān)門(mén)的軟件，也就是說(shuō)打印過(guò)程是完全開(kāi)放，可以實(shí)時(shí)修改的，比如，其激光的速度和功率可以設定為10kHz（即每10微秒照射一次）。這就可以幫助研究人員得到與打印過(guò)程有關(guān)的更準確的反饋循環(huán)(huán)，從而更清晰地知曉打印中究竟發(fā)(fā)生了什么，以及（如果出現(xiàn)問(wèn)題）該如何改進(jìn)。

       由于金屬3D打印中的大多數(shù)問(wèn)題都發(fā)(fā)生在粉末熔化階段，NIST團隊決定精確測量出熔融態(tài)(tài)金屬的溫度。對此，最好的方法是測量“金屬熔池”發(fā)(fā)射出的光的顏色，因為這些顏色正是由金屬的溫度決定的。所以，獲得有關(guān)這些光的波長(cháng)信息就有助于確定金屬在被打印時(shí)溫度變化。

       好消息是，能監(jiān)測這種溫度變化的傳感器足以讓大多數(shù)用戶(hù)獲得足夠的信息來(lái)優(yōu)(yōu)化打印過(guò)程。不過(guò)NIST表示，他們的最終目標是實(shí)現(xiàn)對溫度的絕對測量，即獲得打印件表面的完整溫度變化圖。為此，他們正在使用一種帶特殊消色差透鏡的相機來(lái)測量一些波長(cháng)較大的光的亮度。

       但對于波長(cháng)更短的光（光譜上偏紫，意味著(zhù)溫度更高），就必須采用其它的方法了。為此，他們已經(jīng)(jīng)開(kāi)始研發(fā)(fā)一種名為T(mén)EMPS（熔體、粉末和固體的溫度和輻射強度）的新型傳感器系統(tǒng)了。它將融合多個(gè)光譜儀和1個(gè)半球形反射計，能幫助他們獲得3倍的放大率和擴展的波長(cháng)范圍。

       值得一提的是，隨著(zhù)這種全新計量技術(shù)的誕生，能對其它種類(lèi)金屬粉末進(jìn)行類(lèi)似測量的傳感器也將可以被開(kāi)發(fā)(fā)出來(lái)。更棒的是，這些測量技術(shù)還可以用于3D打印以外的領(lǐng)域，因為它們能監(jiān)測任何正在經(jīng)(jīng)歷極端高溫變化的固體材料，比如超音速飛機的翼尖。

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來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)