红外成像和X射线成像协同工作,以提高3D打印部

国外新闻 2018-11-07 13:32:17

  

   据詹姆斯咨询公司称,在阿贡国家实验室为高级光子源添加红外摄像机,大大缩小了增材制造的基础研究和应用研究之间的差距。 3D打印行业面临的最大挑战之一是如何确保零件的高质量再现性。如果没有检测和防止缺陷的手段,该技术在商业零件的生产中受到限制。由美国能源部建造的阿贡国家实验室为工业和研究提供了一种新工具,工业设计师有能力发现缺陷。通过在阿贡国家实验室先进的光子源的高能X射线源上安装红外摄像机,研究人员可以实时测量表面的热特性。阿贡国家实验室是第一个将金属3D打印设备应用于光路、光子路径和X射线诊断的国家实验室。它也是唯一能够在1纳秒内熔化“熔池”中金属粉末的实验室。 。阿贡国家实验室将高速红外摄像机与同步加速器光束线相结合,再次创造了“第一”,使研究人员能够在制造过程中获得可重复的产品。诊断工具的组合使工程师和研究人员能够以每秒100万帧的速度获取X射线图像,并在3D打印期间以每秒100,000帧的速度获得热图像。熔池的绝缘、粉末飞溅、将记录由不适当的扫描方案引起的严重缺陷。红外+ X射线=互补成像与X射线显微镜结合使用,X射线显微镜为不同区域的加热和冷却部分提供速度和状态信息,包括数百万次激光线扫描。此信息旨在减少零件设计变量,提高消费品、药品、药品和其他应用中增材制造的效率。阿贡国家实验室的物理学家Tao Sun说:“红外和X射线成像相互补充。一方面,你可以使用X射线穿透样品,帮助你看到没有任何热信息的微结构;你通过红外热像仪可以捕捉到许多相关的热特征。红外热像仪增强X射线成像的一种方法是帮助可视化由激光打击和粉末形成的气化粉末羽流的形成。激光性能在高温下被破坏。颗粒处于蒸发状态,这些羽状物不能仅使用X射线看到,而是被红外线捕获。除X射线测量外,其他重要参数如加热和冷却速率也可输入3D印刷模型提高其准确性和速度。基础研究和应用科学之间的桥梁增加了红外摄像机。阿贡国家实验室的研究人员通过测量对3D打印进行了深入研究实时表面的热特性。红外相机的另一个主要优点是它们可以集成到增材制造系统中。能够为基于光子源的高级研究构建桥梁,使其更接近现实世界的用户。 Sun认为,增材制造系统的用户可以在他们的机器上安装红外摄像机,使用X射线和红外成像耦合发现的问题,例如与缺陷形成相关的热特征(通过X射线成像观察)(通过红外成像发现) 。如果发现缺陷,用户可以提供标识并采取措施来缓解或解决问题。 Sun表示:“潜在的应用仍然很遥远,但结合这两种成像技术的潜在优势可以列举。并非所有人都有幸获得强大的X,就像一个先进的光子源.Ray源。如果我们能找到一种传递信息和使用大多数人可以访问的工具的方法,例如红外热像仪,我们可以对这个领域产生更大的影响。“红外摄像机位于高级光子源32-ID-B光束线中。红外摄像机是阿贡国家实验室制造科学和工程计划的一部分,被称为LDRD项目。