《3D打印世界》訊/ 3D打印與其他工藝相比，究竟孰優孰劣？金屬3D打印那么火，可是材料和工藝上都要克服哪些缺陷？如何一招快速挑選適合的3D打印材料？如何讓讓SLA 3D打印樹脂更環保安全？隨著研究人員們一步步抽絲剝繭、腦洞大開，許多問題和解決方法也慢慢呈現在我們面前……今天，《3D打印世界》與你說說最近3D打印爆出的那些不可不知的驚人新發現。

卡內基·梅隆大學：常用于航空的3D打印鈦金屬存在致命缺陷

迄今為止，鈦金屬被認為是最適合于3D打印技術的金屬材料之一，因此它在金屬3D打印領域里的應用也相當廣泛，無論是3D打印醫用植入物還是飛機部件，鈦金屬的身影無處不在。但是，卡內基·梅隆大學（CMU）最近進行的一項研究表明，當前的3D打印鈦金屬部件有可能存在著“致命缺陷”。

在對3D打印鈦金屬進行深度X射線探測之后，研究人員們揭開了該材料內部的孔隙度狀況。使用最流行的鈦金屬，即Ti-gAI-4V（含6%的鋁和4%的釩），卡耐基梅隆大學的科學家們找到了美國能源部下屬的阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory），用后者的高強度同步輻射X射線和一種被稱為微斷層攝影的快速成像工具來幫助分析這種材料。

他們的研究結果表明，當在一種選擇性激光熔化（SLM）3D 打印機或電子束熔融（EBM）3D打印機中使用鈦金屬粉末時，氣體會被困在液態的金屬層中，從而在3D打印金屬內部生成諸多泡沫孔隙。這些微小的孔隙小到幾微米，大到幾百微米不等，而且隨機分布，導致使用鈦材料3D打印的金屬對象內部有可能出現裂紋線。

他們表示，完全消除3D打印鈦金屬部件中的孔隙度幾乎是不可能的。但是，在介于不熔的粉末與太多粉末之間肯定存在一個最佳點，可以優化3D打印鈦金屬的方式。

詳參：《Journal of Minerals, Metals, and Materials Society》雜志--《通過同步輻射X射線微斷層掃描評估處理參數對于電子束熔融Ti-6Al-4V的孔隙率影響（Evaluating the Effect of Processing Parameters on Porosity in Electron Beam Melted via Synchrotron X-ray Microtomography）》

LLNL實驗室：金屬3D打印中出現孔隙的原因

上面我們提到卡內基·梅隆大學發現的3D打印鈦金屬存在的致命缺陷。近日，美國勞倫斯.利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科學家們也提出要解決一直困擾著金屬3D打印的一個相似問題：在激光粉末床熔融進程中，什么樣的相互作用有可能導致孔隙率？

LLNL的研究人員Ibo Matthews和他的團隊發現，激光照射金屬粉末造成的氣體流動，是導致在打印過程中激光路徑附近的粉末被驅走的主要驅動力。這一“剝蝕”現象導致了激光在進行下一段照射熔融的時候可用的粉末減少，從而在成品部件中形成了微小的孔隙和缺陷。

為了仔細觀察這一在微觀水平中發生的現象，LLNL的科學家們從德國亞琛的Fraunhofer研究所獲得了一臺基于激光的粉末床融合R&D平臺。使用一臺定制的顯微鏡裝置、一個真空室和超高速攝像機（從LLNL烈性炸藥應用中心借來的），他們得以觀察到在激光經過時金屬粉末的噴發過程。借助計算機仿真和流體動力學原理，科學家們構建了能夠重現粒子運動的模型。

Matthews說他們下一步準備研究孔隙是如何實時發展的，并使用這一新的信息探索如何更好地對該工藝進行診斷和修正，以提高生成質量。詳參《Acta Materialia》雜志。

諾丁漢大學：建立能快速篩選可3D打印材料的數據庫

每一種3D打印技術各有差異，不同技術最適合用什么樣的材料？日前，由諾丁漢大學Ricky Wildman教授帶領的研究團隊獲得了由英國工程和自然科學研究委員（EPSRC）提供的350萬英鎊，以研究新的3D打印材料。此外，作為該項目的一部分，他們還將建立一個可用于不同3D打印技術的材料的數據庫。

3D打印中能夠使用的材料是相當有限的，而且有些材料往往只能用于特定的增材制造技術。Wildman說。“如果你想要某種特定的材料，那么你就必須使用某個特定的3D打印工藝。”

研究人員們希望能夠改變工藝和材料之間的這個現狀。他們需要找出一種方法，來快速測試不同配方的物理屬性。該研究團隊目前正在跟該校藥學院的Morgan Alexander進行合作，使用后者已經開發出來的一種高通量生物篩選技術來研究可能適用于噴墨打印的材料。

Alexander開發的這種篩選技術能夠在表面上迅速打印出一個材料陣列，這些材料然后可以接受一系列的物理測試，比如可以描述其力學性能的原子力顯微鏡掃描。“使用這種方法，我們將很快就能掌握什么材料能夠打印，以及它的性能如何，這個速度有了百倍的提升。”

歐特克+加州大學：讓SLA 3D打印樹脂更環保安全的方法

SLA 3D打印有毒？由歐特克公司的研究人員和加州大學伯克利分校學生組成的一個團隊發布了一個報告，介紹了改進SLA 3D打印材料的安全性和可持續性的三個主要途徑。該研究結果指出，可以用集中天然材料來代替當下的商業樹脂中發現的有毒元素。

研究人員以歐特克標準透明原型樹脂PR48作為標本進行了測試。他們希望找到一種方法，讓使用者可以隔離和消除樹脂中那些有害的元素。

PR48中的有害物質被認為是光引發劑和丙烯酸酯單體。研究人員們總結出了三種方法來改進PR48與類似的SLA 3D打印樹脂所帶來的負面影響：

• 更換光引發劑

• 修改樹脂中的丙烯酸酯

• 創建一種全新的樹脂

更多關于3D打印的信息請登錄鄭州維綱中學官網：//minto68.com/