近日，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究人員正在探索使用金屬3D打印技術(shù)來為先進(jìn)的激光系統(tǒng)達(dá)到高強(qiáng)度拳芙、低重量的結(jié)構(gòu)——他們稱這將改變激光器未來的設(shè)計(jì)方式察藐。

在LLNL內(nèi)部的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研發(fā)（LDRD）項(xiàng)目中，物理學(xué)家Ibo Matthews和他的團(tuán)隊(duì)正在使用一臺研究用的金屬3D打印機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，據(jù)天工社了解分飞，這款金屬3D打印機(jī)目前全世界只有4臺悴务，它使用了一套定制的軟件平臺，可以實(shí)現(xiàn)前所未有的設(shè)計(jì)控制譬猫。

據(jù)悉讯檐，這款基于粉末床的激光熔融3D打印機(jī)是由弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（ILT）和德國初創(chuàng)企業(yè)Aconity 3D共同制造的，并于2015年12月安裝在LLNL染服。后來别洪，LLNL的工程師們在機(jī)器上又增加了診斷模塊和高速攝像機(jī)以研究熱輻射，并對3D打印中零部件的表面進(jìn)行拍照菱拙。Matthews稱敏栽，這樣的改裝可以幫助研究人員確定在3D打印過程中缺陷或者變形是如何出現(xiàn)的。

“這套系統(tǒng)非常靈活咨只，它使我們可以更改任何想要的參數(shù)超肃。”他說械拉〖鸭ǎ“我們正在建立置信度，如果有任何缺陷發(fā)生鸿铐，我們的目標(biāo)是用戶會(huì)在構(gòu)建結(jié)束后擁有一個(gè)3D“地圖”舰搜，這個(gè)“地圖”會(huì)告訴用戶缺陷發(fā)生在哪里和發(fā)生了什么“觯”

目前蚪桐，Matthews和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在美國國家點(diǎn)火設(shè)施（NIF）和定向能源項(xiàng)目的支持下獲得了關(guān)于激光材料處理和相互作用的知識，并正在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)新的金屬3D打印方法唁映。而且他們的這項(xiàng)工作也是擴(kuò)大NIF&光子科學(xué)（NIF & PS）的激光應(yīng)用范圍紫侵，以及保持LLNL在激光物質(zhì)相互作用科學(xué)領(lǐng)域競爭力的整體戰(zhàn)略的一部分。此外蜂大，NIF科學(xué)家們也對于金屬3D打印平臺在激光領(lǐng)域的應(yīng)用感興趣——不僅限于NIF闽铐，還包括那些需要非常輕量級部件的機(jī)載遙感和航空掃描系統(tǒng)方面的應(yīng)用。

“通過對3D打印進(jìn)行精密奶浦、預(yù)測性的控制兄墅，你可以將剛度放在需要的地方“牟妫”防御技術(shù)部的NIF&PS項(xiàng)目主任Mike Carter說：“你可以為光纖激光器及底座創(chuàng)建具有功能梯度的結(jié)構(gòu)隙咸，這是用傳統(tǒng)制造方式不可能實(shí)現(xiàn)的〕上矗”

實(shí)際上五督，NIF已經(jīng)開始將3D打印的金屬部件用在其激光器結(jié)構(gòu)中了藏否。但是，為了能夠更加常規(guī)地在關(guān)鍵系統(tǒng)中使用他們充包，研究人員必須保證每個(gè)部件都是好的秕岛。

于是，為了加快這一認(rèn)證過程误证，實(shí)驗(yàn)室工程師正試圖通過采取完全不同的方法縮短開發(fā)階段——這是一種基于計(jì)算機(jī)模型的“前饋”方法，而不是試錯(cuò)预旺。如果成功棕凉，LLNL物理和生命科學(xué)局的Wayne King稱，這項(xiàng)研究將能夠從根本上改變金屬部件——包括那些在光學(xué)系統(tǒng)中使用的——的設(shè)計(jì)浪熙、制造方式桃镐。

“除非你采取基于科學(xué)的做法，否則你不會(huì)知道為什么A部件與B部件不一樣锨蹄¤就遥”King說：“我們正在推動(dòng)最為前沿的科技，實(shí)際上努墩，我們已經(jīng)看到了該技術(shù)的一些應(yīng)用吠冒。”

在從去年開始的LDRD項(xiàng)目中引晌，Matthews和他的團(tuán)隊(duì)將會(huì)把金屬3D打印焙恬、高保真光學(xué)診斷與高性能計(jì)算結(jié)合起來，為他們金屬3D打印零件創(chuàng)建更高的置信度赌骏。這個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃要進(jìn)行三年的時(shí)間琢窗。

“我們想要做的是在模擬的基礎(chǔ)上推動(dòng)這個(gè)過程，并在光學(xué)監(jiān)控的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一種認(rèn)證的“數(shù)字指紋”晒杈，以確保部件在第一次3D打印時(shí)就是正確的嫂伞。”Matthews說拯钻。

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