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眾所周知，3D打印的效果在很大程度上取決于材料的性能。近日，美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的科學(xué)家們正在使用一種創(chuàng)新的技術(shù)來揭示3D打印材料的更多特性。他們通過紅外攝像機對3D打印的各種部件進行拍攝，以進一步了解處理條件會如何影響這些3D打印對象的強度、殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)等。

據(jù)該機構(gòu)的科學(xué)家們解釋說，事實上，ORNL使用紅外攝像機對有前景的技術(shù)應(yīng)用進行研究已經(jīng)有幾十年的經(jīng)驗。早在1995年，他們就已經(jīng)是美國第一個應(yīng)用高速紅外攝像機的非軍事機構(gòu)，并將該設(shè)備用在了連續(xù)纖維陶瓷復(fù)合材料項目中。在當(dāng)時，它使研究人員們更好地了解這種材料的熱傳導(dǎo)性，為開發(fā)這種輕盈而堅固的陶瓷復(fù)合材料提供了極大的幫助?？茖W(xué)家們希望這一次該設(shè)備也能在3D打印技術(shù)方面發(fā)揮同樣的作用，為此他們使用了至少10臺全新的高速紅外攝像機，以研究各種3D打印材料，尤其是將其用于映射對象的溫度變化。

據(jù)了解，科學(xué)家們當(dāng)前的相當(dāng)一部分工作都是建立在他們之前成功進行的紅外研究的基礎(chǔ)上的，這種方法已經(jīng)被證明有很高的價值。“起初我們只是打算用這種攝像機來測量復(fù)合材料的熱擴散系數(shù)圖譜。”Ralph Dinwiddie說，二十年前他曾參與了陶瓷復(fù)合材料項目。“這會讓我們能夠量度其構(gòu)成成份的性能，研究它們在處理條件改變后會發(fā)生什么樣的變化。”這種紅外圖像的方法已經(jīng)成為研究復(fù)合材料的新途徑。“這些關(guān)于構(gòu)成成份屬性的信息能夠讓我們更好地模擬未來的復(fù)合材料。”Dinwiddie補充說。

借助這種紅外相機來檢測材料表面之下的缺陷，可以讓科學(xué)家們在不破壞樣品的條件下對材料進行研究。它可以揭示出隱藏的腐蝕、制造缺陷，甚至包括3D打印樣本中層間的不完全融合。早在上世紀(jì)90年代，這個技術(shù)就已經(jīng)被用來優(yōu)化燃氣渦輪機，這些年來一直被用于加速工程研究。據(jù)了解，在這個項目中科學(xué)家們將會把屬性映射、溫度映射、無損檢測、顯微測溫和過程監(jiān)控等方法結(jié)合起來，全面深入地了解材料在3D打印過程中發(fā)生的一系列變化。