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美国开发增材制造计量测试平台 配光谱仪等仪器

2017/6/27


  金属部件的3D打印是个新兴产业,2015年3D打印产品和服务市场价值超过23亿美元,比2010年增长了近5倍。3D打印金属部件,即在超过数分钟或数小时内依次、逐层,有时是成千上万层叠加在一起来制造一个单独的部件,被称之为增材制造。增材制造用户的需求之一就是更好地控制3D打印的过程。这要求掌握一些基本的难点,包括每一层中融化金属的温度;如何降低可能导致开裂和翘曲的压力;需要何种传感器以更好地了解打印机内部发生的情况。

  针对上述问题,美国国家标准技术研究院(NIST)工程实验室和物理计量实验室联合开发了一个增材制造计量测试平台,即一个定制化的3D打印机,以便更好地了解增材制造过程。他们的目标是深入研究制造流程,并生产用户用于实时监控制造流程的工具。该测试平台系统与小型汽车大小相仿,运行方式也与商业增材制造系统相似,目前可以打印三种不同的金属:不锈钢、钴铬和镍合金。该测试平台完全向研究者开放。

  由于增材制造过程的难题往往都出在金属融化上,NIST需要找到一种方式来精确地测量所谓“熔池”温度的方法,该熔池即为激光加热粉末时产生的金属液体池。为此,NIST设定亮度测量,最终将对熔池波动的相对观察变为绝对测量值,即使用亮度和其它属性来测量熔池的实际温度。目前,NIST利用定制的消色差透镜相机来测量熔池的亮度。在未来一年半时间内,NIST将进一步制造溶液、粉末和固体温度和反射测量器。