超聲波與3D列印

殘餘應力（RS）是金屬3D列印中一個臭名昭著的問題，快速加熱和冷卻會導致潛在的大量缺陷，零件故障，甚至損壞增材製造（AM）機器。

其他因素也起作用，例如晶粒尺寸，孔隙率，空隙，形狀或結構，載體和加工引數。

RS可能會導致印刷零件出現以下問題：

1.形變

2.耐疲勞性差

3.執行期間嚴重故障

4.較低的耐化學性

5.較低的磁化強度

6.力量下降

由於這些原因，從列印場景模擬到最佳化列印設定和工藝引數到使用感測器嘗試閉環過程控制等多種方法，都被用來避免或補償列印期間的RS。

使用可自我校正的系統在整個版本中正確列印。然後一旦完成列印，將使用後處理來減少RS在成品零件中的影響。

即使採用上述所有方法來解決金屬零件中的RS，一旦印刷後仍需要能夠以非破壞性的方式檢查零部件以確保符合規格要求。研究人員強調在構建期間和構建之後進行RS測試的超聲測試（UT）的潛力。

在測試和表徵材料時，聲音的使用已有很長的歷史，在查詢諸如變形，分層或結構破壞之類的問題時可能非常有價值。

作為一種非破壞性的測試方法，UT涉及將短脈衝超聲波傳送到被測材料中以檢測內部缺陷。

研究人員提出了該技術的許多好處，包括準確性、速度、可重複性、可負擔性、可以測試的材料種類不受限制，溫度影響最小以及該材料無損，甚至可以整合到其中。

3D印表機內建的監控系統存在空間解析度有限，微分多軸應力問題。它更適合在整個部分而不是特定區域中測量RS。

與其他測試技術相比，例如鑽孔（HD）和X射線衍射。儘管HD和X射線衍射仍然是最常見的RS測量方法，為工業使用者提供了精確度和可靠性，但在小樣本量，粗糙表面而不是理想的測量拋光方面仍然存在限制，並且整體X射線。

HD測量也可能具有破壞性，並帶來許多錯誤。

研究人員重點介紹了目前正在致力於將UT用於RS測試的許多研究進展，包括空間分辨聲譜（SRAS），該技術使用兩個鐳射來檢查表面和近地下特徵，以及多種其他基於鐳射的方法。

儘管當今大多數機器都依賴X射線，紅外熱像儀和高解析度熱像儀，但這些UT技術可以併入金屬AM系統中以執行零件的原位監控，

這種方法在下一代金屬，AM機器中具有巨大的潛力，主要用於測量RS，空隙，粗糙度和缺陷。

最顯著的挑戰仍然在資料交換，表面效果和空間解析度領域。也就是說，需要最佳化UT裝置與AM硬體之間的連結。

UT作為質量控制機制的最大挑戰是AM零件的複雜幾何形狀。

隨著使用者繼續使用3D列印部件，這些部件被認為是堅固且功能強大的，他們必須瞭解列印引數的影響並相應地進行更新。

還必須分析材料特性之間的聯絡，以提高質量、精度和生產效率。