西安實(shí)驗(yàn)臺(tái)-美國(guó)開(kāi)發(fā)3D打印測(cè)試平臺(tái)

近期，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)工程實(shí)驗(yàn)室和物理計(jì)量實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一個(gè)增材制造計(jì)量測(cè)試平臺(tái)，即一個(gè)定制化的3D打印機(jī)。該測(cè)量器有眾多功能，其系統(tǒng)包括收集熔池反射光信息的半球形狀反射計(jì)、可測(cè)量所有可見(jiàn)光譜和10微米波長(zhǎng)紅外光譜的光譜儀。

金屬部件的3D打印是個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，2015年3D打印產(chǎn)品和服務(wù)市場(chǎng)價(jià)值超過(guò)23億美元，比2010年增長(zhǎng)了近5倍。3D打印金屬部件，即在超過(guò)數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)內(nèi)依次、逐層，有時(shí)是成千上萬(wàn)層疊加在一起來(lái)制造一個(gè)單獨(dú)的部件，被稱(chēng)之為增材制造。增材制造用戶(hù)的需求之一就是更好地控制3D打印的過(guò)程。這要求掌握一些基本的難點(diǎn)，包括每一層中融化金屬的溫度；如何降低可能導(dǎo)致開(kāi)裂和翹曲的壓力；需要何種傳感器以更好地了解打印機(jī)內(nèi)部發(fā)生的情況。

針對(duì)上述問(wèn)題，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)工程實(shí)驗(yàn)室和物理計(jì)量實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一個(gè)增材制造計(jì)量測(cè)試平臺(tái)，即一個(gè)定制化的3D打印機(jī)，以便更好地了解增材制造過(guò)程。他們的目標(biāo)是深入研究制造流程，并生產(chǎn)用戶(hù)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控制造流程的工具。該測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)與小型汽車(chē)大小相仿，運(yùn)行方式也與商業(yè)增材制造系統(tǒng)相似，目前可以打印三種不同的金屬：不銹鋼、鈷鉻和鎳合金。該測(cè)試平臺(tái)完全向研究者開(kāi)放。

由于增材制造過(guò)程的難題往往都出在金屬融化上，NIST需要找到一種方式來(lái)地測(cè)量所謂“熔池”溫度的方法，該熔池即為激光加熱粉末時(shí)產(chǎn)生的金屬液體池。為此，NIST設(shè)定亮度測(cè)量，最終將對(duì)熔池波動(dòng)的相對(duì)觀察變?yōu)闇y(cè)量值，即使用亮度和其它屬性來(lái)測(cè)量熔池的實(shí)際溫度。目前，NIST利用定制的消色差透鏡相機(jī)來(lái)測(cè)量熔池的亮度。在未來(lái)一年半時(shí)間內(nèi)，NIST將進(jìn)一步制造溶液、粉末和固體溫度和反射測(cè)量器。

編輯點(diǎn)評(píng)

3D打印測(cè)試平臺(tái)作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，近幾年發(fā)展迅速，市場(chǎng)需求量日益增長(zhǎng)。美國(guó)科學(xué)家研究的這款3D打印測(cè)試平臺(tái)，可以更好地了解增材制造過(guò)程，深入研究制造流程并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，有助于日后對(duì)3D打印技術(shù)的進(jìn)一步研究，促進(jìn)3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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