美國開發(fā)3D打印測試平臺(tái)

金屬部件的3D打印是個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，2015年3D打印產(chǎn)品和服務(wù)市場價(jià)值超過23億美元，比2010年增長了近5倍。3D打印金屬部件，即在超過數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)內(nèi)依次、逐層，有時(shí)是成千上萬層疊加在一起來制造一個(gè)單獨(dú)的部件，被稱之為增材制造。增材制造用戶的需求之一就是更好地控制3D打印的過程。這要求掌握一些基本的難點(diǎn)，包括每一層中融化金屬的溫度；如何降低可能導(dǎo)致開裂和翹曲的壓力；需要何種傳感器以更好地了解打印機(jī)內(nèi)部發(fā)生的情況。

針對(duì)上述問題，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）工程實(shí)驗(yàn)室和物理計(jì)量實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)了一個(gè)增材制造計(jì)量測試平臺(tái)，即一個(gè)定制化的3D打印機(jī)，以便更好地了解增材制造過程。他們的目標(biāo)是深入研究制造流程，并生產(chǎn)用戶用于實(shí)時(shí)監(jiān)控制造流程的工具。該測試平臺(tái)系統(tǒng)與小型汽車大小相仿，運(yùn)行方式也與商業(yè)增材制造系統(tǒng)相似，目前可以打印三種不同的金屬：不銹鋼、鈷鉻和鎳合金。該測試平臺(tái)完全向研究者開放。

由于增材制造過程的難題往往都出在金屬融化上，NIST需要找到一種方式來精確地測量所謂“熔池”溫度的方法，該熔池即為激光加熱粉末時(shí)產(chǎn)生的金屬液體池。為此，NIST設(shè)定亮度測量，最終將對(duì)熔池波動(dòng)的相對(duì)觀察變?yōu)榻^對(duì)測量值，即使用亮度和其它屬性來測量熔池的實(shí)際溫度。目前，NIST利用定制的消色差透鏡相機(jī)來測量熔池的亮度。在未來一年半時(shí)間內(nèi)，NIST將進(jìn)一步制造溶液、粉末和固體溫度和反射測量器。

該測量器有眾多功能，其系統(tǒng)包括收集熔池反射光信息的半球形狀反射計(jì)、可測量所有可見光譜和10微米波長紅外光譜的光譜儀。

來源：科技部
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