همجوشی بستر پودر لیزر یک فناوری ساخت افزودنی غالب است که هنوز به پتانسیل خود نرسیده است. مشکلی که این صنعت با آن روبرو است این است که حباب های کوچک یا منافذی در حین فرآیند چاپ گاهی اوقات ایجاد می شوند و نقاط ضعیفی را در محصولات نهایی ایجاد می کنند.

هنگامی که یک لیزر با سرعت بالا و سرعت پایین هنگام چاپ سه بعدی یک قطعه ، غبار فلز را ذوب می کند ، می توان یک حفره قفل شکل در مذاب ایجاد کرد. منافذ ، یعنی نقص در پایین قفل ایجاد می شود. مطالعه جدید منتشر شده در علوم پایه نشان می دهد که چگونه منافذ تولید می شود و به نقص محبوس در فلز سخت کننده تبدیل می شود.

آنتونی دی رولت ، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشکده فنی کارنگی ملون و یکی از نویسندگان اصلی مقاله ، گفت: “ارزش عملی واقعی این مطالعه این است که ما می توانیم در کنترل ماشین دقیق باشیم تا از این مشکل جلوگیری کنیم.” “بی ثباتی بحرانی با نوک قفل متحرک باعث ایجاد تخلخل در هنگام ذوب لیزر می شود.”

بر اساس مطالعات قبلی که کمی پدیده قفل را تعیین می کرد ، تیم تحقیقاتی از یک اشعه ایکس با انرژی بالا بسیار روشن برای نظارت بر بی ثباتی قفل استفاده کرد. منافذ در طول نوسانات قفل ایجاد می شوند و شکل آن تغییر می کند: قسمت بالای قفل به شکل “J” تبدیل شده و کنده می شود. این رفتار ناپایدار امواج صوتی را در فلز مایع ایجاد می کند که منافذ را مجبور می کند از قفل دور شوند تا آنها به اندازه کافی زنده بمانند تا در فلز تقویت کننده گیر بیفتند. تیم اولین کسی است که بر این رفتار تمرکز کرده و آنچه را که اتفاق می افتد شناسایی می کند.

“هنگامی که یک قفل عمیق دارید ، دیواره ها به شدت لرزش می کنند. گاهی اوقات ارتعاشات در پایین قفل به اندازه کافی قوی هستند که از بین می روند و حباب بزرگی را پشت سر می گذارند. گاهی اوقات این حباب هرگز به قفل اصلی متصل نمی شود. موج شوک. این منافذ باقیمانده را از قفل دفع می کند ، “Rollet توضیح می دهد.

توجه به این نکته ضروری است که قفل ها خود معایبی نیستند و به عنوان مثال باعث افزایش کارایی لیزر می شوند. آنها با استفاده از تجهیزات اشعه ایکس سنکروترون در آزمایشگاه ملی Argonne ، تنها تاسیساتی در ایالات متحده که محققان می توانند این آزمایشات را انجام دهند ، خاطر نشان کردند که یک مرز کاملاً مشخص بین قفل های پایدار و ناپایدار وجود دارد.

“تا زمانی که از منطقه خطر دور باشید [i.e., too hot, too slow]، خطر ترک نقایص بسیار ناچیز است ، “می گوید رولت.

با کاهش سرعت اسکن و قدرت لیزر در سمت ناپایدار مرز ، نوسانات در عمق قفل به شدت افزایش می یابد.

رولت اضافه کرد: “شما می توانید محدودیت را محدودیت سرعت بدانید ، مگر اینکه مخالف رانندگی با ماشین باشد. در این حالت ، با سرعت کمتری رانندگی خطرناک تر می شود. اگر کمتر از سرعت مجاز باشید ، مطمئناً نقص ایجاد می کنید.”

در مقیاس بزرگتر ، با اثبات وجود محدودیت های تخلخل قفل کاملاً مشخص و نشان دادن توانایی تولید مثل ، علم می تواند مبنای قابل اطمینان تری را برای پیش بینی و بهبود فرایندهای چاپ ارائه دهد. رولت ، یکی از نویسندگان دانشکده مرکز تولید بعدی کارنگی ملون ، معتقد است که یافته های این مطالعه به سرعت راهی برای چگونگی مدیریت چاپگرهای سه بعدی خود توسط شرکت ها پیدا می کند.