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橡树岭实验室用红外成像技术研究3D打印材料属性

2016-01-19 14:13
seele_jin
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  众所周知,3D打印的效果在很大程度上取决于材料的性能。近日,美国能源部下属橡树岭国家实验室(ORNL)的科学家们正在使用一种创新的技术来揭示3D打印材料的更多特性。他们通过红外摄像机对3D打印的各种部件进行拍摄,以进一步了解处理条件会如何影响这些3D打印对象的强度、残余应力和微观结构等。

  据该机构的科学家们解释说,事实上,ORNL使用红外摄像机对有前景的技术应用进行研究已经有几十年的经验。早在1995年,他们就已经是美国第一个应用高速红外摄像机的非军事机构,并将该设备用在了连续纤维陶瓷复合材料项目中。在当时,它使研究人员们更好地了解这种材料的热传导性,为开发这种轻盈而坚固的陶瓷复合材料提供了极大的帮助。科学家们希望这一次该设备也能在3D打印技术方面发挥同样的作用,为此他们使用了至少10台全新的高速红外摄像机,以研究各种3D打印材料,尤其是将其用于映射对象的温度变化。

橡树岭实验室用红外成像技术研究3D打印材料属性

  据了解,科学家们当前的相当一部分工作都是建立在他们之前成功进行的红外研究的基础上的,这种方法已经被证明有很高的价值。“起初我们只是打算用这种摄像机来测量复合材料的热扩散系数图谱。”Ralph Dinwiddie说,二十年前他曾参与了陶瓷复合材料项目。“这会让我们能够量度其构成成份的性能,研究它们在处理条件改变后会发生什么样的变化。”这种红外图像的方法已经成为研究复合材料的新途径。“这些关于构成成份属性的信息能够让我们更好地模拟未来的复合材料。”Dinwiddie补充说。

  借助这种红外相机来检测材料表面之下的缺陷,可以让科学家们在不破坏样品的条件下对材料进行研究。它可以揭示出隐藏的腐蚀、制造缺陷,甚至包括3D打印样本中层间的不完全融合。早在上世纪90年代,这个技术就已经被用来优化燃气涡轮机,这些年来一直被用于加速工程研究。据了解,在这个项目中科学家们将会把属性映射、温度映射、无损检测、显微测温和过程监控等方法结合起来,全面深入地了解材料在3D打印过程中发生的一系列变化。

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