金属3D打印中的溅洒由气流引起，而非激光反冲压力

多年来，粉末床熔融3D打印机用户不得不面对材料再分配或“溅洒”问题。溅洒是这样一种现象，其中液体金属颗粒飞离激光路径，喷洒到其他地方。这会污染粉末床，最终导致产品出现粗糙度、孔隙率和熔合方面的缺陷。

近日，通过对熔池动态的高速成像以及用计算机进行高分辨率模拟，美国劳伦斯利物莫国家实验室（LLNL）的研究人员使找到了溅洒的根本原因，发现这种现象不是由之前认为的激光的反冲压力造成的，而是周围的气流夹带金属颗粒的结果。这项研究已经发表在《Scientific Reports》杂志上，题为“金属蒸气微喷控制激光粉末床熔融增材制造的材料再分配”。 “我们对熔池进行了成像，你可以看到颗粒因为反冲力而直接从熔池中喷洒出来，但这种情况只占15%左右，大部分颗粒是被熔池上方的气流冲走和夹带的，”研究人员说，“夹带的颗粒可以返回激光束然后被熔化，形成一种更主要的飞溅形式。” 研究过程中，LLNL研究人员使用了三种摄像头，包括一种每秒可录制高达1000万帧的传感器。该装置允许研究人员看到粉末床上方的气流将颗粒吸卷进去。研究结果令人很吃惊，因为不借助高科技成像设备，表面上看起来热喷射是由向外的气体压力而不是向内的夹带引起的。 计算机模拟对用三个摄像头收集的视觉数据进行了补充。模拟表明，熔池的倾斜度影响着溅洒的方向。 研究人员认为，他们的工作可以帮助科学家减轻溅洒的负面影响，以及改善粉末床熔融3D打印的流动模型。