科学家用红外技术分析3D打印过程中的问题

美国橡树岭国家实验室ORNL）的研究团队一直在研发一项技术，该技术的作用是将3D打印错误以红外照相的形式展现出来。研究人员希望一个创新性的新系统将有助于为用户更便捷地识别出3D打印中的问题。

据天工社了解，科学家们的最终目标是更全面地控制3D打印过程，在问题升级前就停止它们，以及试着从源头上消除问题。从西格玛实验室Sigma Labs）到EOS，许多公司正在研发新的质量保证技术。当然，质量保证技术主要被应用在较大的工业级金属3D打印上。底线是重要的，避免制造中的错误从逻辑上讲很关键。

电脑和机器只会按照我们的指令去执行，因此，操作员要为许多由设置这里强调的是温度）错误和材料使用错误所引起的质量问题负责。有了红外摄像机，一切都可以被监控，温度设置也可以被测出。ORNL已经证明这项技术非常有效，如今，他们正在全面检查红外照相机在3D打印中的使用效果。据ORNL的增材制造研究员Ralph Dinwiddie说，在产品制造过程中，ORNL能测量出许多不同区域和阶段的温度。

FLIR SC8202 MWIR摄像机在监控增材制造过程

红外技术提供了一种高速而精确的非接触式工具。红外照相机不仅可以探测到设置问题，还能准确找出问题的根源，包括表面光洁度差、脱层、收缩、部分孔隙、尺寸误差、热变形、应力。

目前，许多研究人员倾向于使用较低分辨率的长波非制冷红外摄像机，如FLIR A65sc，以及高速的中波非制冷红外摄像机，如FLIR X6900sc。其中有些机型可以很容易地安装到3D打印机上，从而快速检测温度方面的问题。

“我们需要快速记录温度的能力，同时也需要用我们自己的黑体源来校准这些红外照相机的能力。”Dinwiddie说。很明显，他们在研究中所需要的是一种有着窗口功能的相机。

能读取较小像素群的红外摄像机效率更高。它能以更快的速度传输更多的数据，并且每一帧所需要的像素更少。

“我的工作还需要大量的镜头方面的灵活性。”Dinwiddie说，“例如，我使用了长焦镜头、广角镜头、标准的50毫米镜头以及显微镜镜头和微距镜头。我也使用了扩展环，这样我可以进行更近距离的聚焦。”

孔隙问题也是这些日子被经常研究的一个问题，LLNL最近的研究就与金属3D打印中的孔隙问题有关。有了红外技术，照相机能对设置进行测量监控，从而有助于防止孔隙的出现。

借助红外照相机，材料科学家能继续改进设置和参数以及研究温度和孔隙问题。在未来，这项技术应该能继续在3D打印中发挥它的效用，进而推动整个行业的发展。