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美科學家證實 控制溫度可減3D列印金屬缺陷

科學家找到溫度變化與3D列印金屬品質的關聯性。法新社

美國能源部阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)與德州農工大學(Texas A&M University)合作,希望能進一步了解溫度與3D列印金屬孔洞生成的關係,並藉此協助打造更穩定的3D列印物件。

據Design News報導,3D列印流程的缺陷可能危害成品零件的功能性。為解決這個問題,研究團隊於是想利用資料收集,找出溫度對於3D列印流程的影響。如此一來,一旦3D列印過程出現問題,便可立即解決,3D列印品質也得以維持。

雷射積層製造技術最大的問題,在於列印時形成的孔洞。這些孔洞可能導致成品零件出現裂痕或其他故障情形。

研究團隊利用X光技術,設計了一套能夠從標準紅外線鏡頭取得溫度資料的實驗裝置。紅外線鏡頭會從上方俯瞰列印流程,同時X光束會從側面捕捉影像,如此研究人員便能清楚知道金屬零件表面下方是否有孔洞形成。

為找出溫度與孔洞生成的關聯性,研究團隊使用了機器學習演算法分析資料,並從溫度歷史預測孔洞生成的機率。

觀察發現,當物件的尖峰溫度較低,再經過穩定降溫,孔洞生成率較低。相反的,當物件一開始溫度較高,再經歷下降、上升的過程後,便可能形成較大的孔洞。

研究團隊找出的關聯性,可望減少3D列印金屬零件時發生錯誤的機率,降低製造成本、減少檢驗所需的時間,並有助於推動3D列印的普及。

然而目前的研究仍在起步階段,未來還需設法透過規模化的流程,收集到大量的資料點,才能打造更準確的模型。

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