作者:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室杰瑞米·托马斯
信用:CC0公共领域
随着3D打印的不断发展和演变，能够实时监控构建的诊断已经成为生产高质量零件的重要工具，尤其是在新兴的打印技术中，如液态金属喷射(LMJ)
在LMJ，微小的熔融金属液滴从喷嘴中高速喷出，对零件进行分层3D打印，类似于消费市场上的喷墨打印机
与基于激光的金属3D打印工艺不同，这项技术不需要金属粉末，金属粉末处理起来很危险，而且会浪费材料
目前用于确保高质量LMJ打印的诊断主要依赖于高速摄像，这需要昂贵的设备，可能难以设置，并产生大量数据
虽然它足以评估几秒钟的测试打印，但对于更长的构建来说，它不是一个可行的解决方案
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员正试图用一种新的诊断工具来解决这个问题，这种工具可以确定金属液滴的质量，并实时监控LMJ打印
该方法使用低频电磁近场检测来捕获金属液滴动态，当与模拟结合时，仅基于信号幅度和相位就提供了液滴特征的信息
研究人员表示，仅使用一个参数来表征液滴的能力大大减少了必要的数据量，使得长期LMJ指纹的处理和反馈成为可能
该作品由《应用物理学杂志》在线出版，编辑们将其选为专题文章
“我们的结果表明，用毫米波探测方法对液态金属喷射进行原位监测是可能的，”第一作者和LLNL工程师Tammy Chang说
“这令人兴奋，因为这意味着我们可以取代计算成本高昂的高速、高分辨率光学诊断，实现实时性能评估和反馈控制，以确保高质量的印刷金属零件
" 通过这项新技术，他们发现了大规模的趋势，如喷嘴处的打印变化和异常，以及微滴的微观属性，包括大小、位置和动态
Chang说，该团队使用电磁模拟来模拟液滴特性，从而使该团队能够理解电磁散射的物理特性，以及探测到的信号的幅度和相位变化如何影响液滴特征
研究人员表示，这项研究的结果是一种“紧凑且无创”的诊断方法，能够以比以前更高的打印速率区分LMJ机器中的液滴，并能够检测打印系统的其他功能
他们总结道，仅基于一个参数就能捕捉液滴特性的能力最终显示出反馈系统的前景，在该系统中，可以使用快速、实时的处理来调整打印设置并保证零件质量
该论文的合著者、LLNL工程师安迪·帕斯卡(Andy Pascall)说:“让一滴直接落下的墨滴干净地喷出，是实现良好打印质量的关键。”
“高速摄像在实验室规模的环境中运行良好，我们正在测试新的打印参数，但永远无法在生产中使用
毫米波诊断是一个巨大的进步，因为它可以集成到打印机中，不需要光学访问，并提供可以实时分析的数据，以确定是否产生高质量的液滴
这种类型的诊断在生产环境中非常有用
" 未来，研究人员表示，信号处理技术可以用来关联光学和毫米波测量，并仅基于毫米波结果预测液滴特性
由LLNL研究人员及其合作者开发的处理工作目前正在审查中
这项工作是为期三年的实验室指导研发(LDRD)项目的一部分，旨在开发金属添加剂制造的声学和电磁监测方法
它支持由帕斯卡和物理学家杰森·杰弗里斯领导的LLNL按需喷射液态金属的工作
实验室工作人员科学家和无损评价小组组长乔·特林设计了最初的诊断基础想法，以及更广泛的LDRD探索研究项目，用于金属添加剂制造的声学和电磁诊断
论文的共同作者包括LLNL科学家和工程师萨普塔什·慕克吉、尼古拉斯·沃特金斯、爱德华·韦纳比德斯、阿比盖尔·吉尔摩和首席研究员大卫·斯托贝
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