使用基于激光的方法，NIST和其他机构的研究人员3D打印了四个微型金属桥，每个桥都用不同的打印图案制成(a-d行)。研究小组在三个不同的方向上测量了桥内的张力水平(红色)和压缩水平(蓝色)，确定了一些样本边缘的高水平垂直张力。信用:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室/ M. Strantza一个研究小组发现，一种常用于规避金属3D打印最大问题之一的方法可能是银弹产生的。对于制造商来说，3D打印或添加制造提供了一种制造复杂形状零件的方法，这些零件比通过传统方法制造的零件更耐用、更轻、更环保。该行业正在蓬勃发展，一些人预测其规模将每三年翻一番，但增长往往伴随着成长的阵痛。
残余应力是金属印刷过程中反复加热和冷却的副产品，会给零件带来缺陷，在某些情况下，还会损坏打印机。为了更好地理解残余应力是如何形成的，以及如何抑制残余应力，美国国家标准与技术研究所(NIST)、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室和其他机构的研究人员仔细检查了用普通激光方法制造的钛合金零件中不同印刷图案的影响。
他们发表在《添加剂制造》杂志上的研究结果表明，一种在工业中常用来降低残余应力的印刷图案，即所谓的岛扫描，在所研究的方法中表现最差，违背了研究小组的预期。他们产生的数据可以帮助制造商测试和改进3D打印的预测模型，如果准确的话，可以引导他们远离破坏性的残余应力水平。
该研究的合著者、NIST材料研究工程师Thien Phan说:“这非常令人惊讶，凸显了问题的复杂性。“这表明，尽管孤岛扫描在许多情况下可能有效，但在我们的情况下无效，这确实突出了我们需要有精确建模的事实。”
该团队的研究集中在一种流行的添加剂制造方法上，称为激光粉末床熔化(LPBF)，其中激光以预定的模式扫描金属粉末层，将表面的颗粒熔化并熔化在一起。随着熔融金属冷却成固体，支撑材料的平台下降，打印机在顶部增加一层新的粉末涂层，允许激光继续一层一层地构建零件。
一旦构建的第二层开始，残余应力就开始令人不快。LPBF中使用的金属会迅速冷却，这意味着当打印机的激光开始加热新的一层时，上一层的金属已经是固体了。熔化的金属层在冷却时向内收缩，拉动下面的固体金属并产生应力。而且温差越大，融化层拉得越多。这个过程对每一层都重复，直到零件完成，将应力锁定在固体金属上。
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