在激光粉末床融合中的流體和粒子動力學中，研究人員通過檢查激光床和粉床相互作用，創(chuàng)建了單線和島掃描期間去除粉末區(qū)域的圖像。

　　研究讓科學家們對PBF過程有了進一步的了解，很明顯它比以前認識到的更具動態(tài)性，并且包括功率和附聚物之間的大量運動(由激光誘導的金屬蒸汽和熔池上方的等離子體驅動)。在粉末床內和上方。以前，圖像是通過雷尼紹AM250 3D打印機記錄的，但激光和粉末顆粒無法分辨。然而，其他圖像序列用于發(fā)現粉末區(qū)域過熱，然后是缺陷。

　　開放式架構PBF系統(tǒng)的示意圖，其中包括對高速成像和紋影成像的修改�？茖W家們使用開放式結構PBF系統(tǒng)進行現場測量，提供完全密集組件的自動構建。電腦提供了構建板在層之間的垂直移動、硅繩粉末涂布機的運動、激光照射和掃描和靈活性可用于激光功率和速度。

　　該系統(tǒng)提供高分辨率成像以及在粉末床中和使用多層構建期間熔化單個軌道的能力。

　　研究人員說：“對有機玻璃屏蔽室的頂面和端面進行了微小的修改，以便將觀察窗納入其中。對于粉末床的頂視圖，添加了由紅外吸收KG玻璃制成的直徑50毫米的窗戶�！�

　　使用激光功率掃描單個軌道(從左到右掃描方向)時的側視圖和俯視圖的高速圖像，掃描速度為(a)和(b)50 W和0.1 m / s; (c)和(d)100W和0.5m / s以及(e)和(f)200W和1m / s。插圖是熔池形狀的示意圖，其決定了激光羽流方向。所有數字的視頻都包含在補充材料中。

　　該團隊將攝像機插入傾斜臺，改變了粉床區(qū)域，這意味著可以掃描和成像幾個區(qū)域。然后他們在PBF熱效應期間模仿氣體和等離子體動力學前進。對于熱力學，使用能量平衡來解釋從導電到對流輻射的所有類型的熱傳遞。

　　溫度升高會在掃描島形成等離子體密度和粉末團聚體。凝聚物也會受到激光羽流引起的流動的影響，它們可以被拉回到熔化的軌道中，可能會增加產生孔隙的可能性，或者噴射到大氣中，如果它們與激光充分相互作用則產生大的熔化珠子梁，熱氣體或兩者的結合。

　　(上)計算50,100和200 W激光功率的溫度場。 (底部)快速激光羽流的計算速度表面圖，箭頭表示它引起的較慢的大氣氣流。

　　激光羽流首次從熔池中向前運動，其他研究已經對這種情況進行了評論，因為液滴脫離。該團隊還認為，前進動議是針對PBF的。

　　綜合結果表明，惰性氣體和激光羽流是造成熱量，質量和動量傳遞的組成部分�？茖W家們總結道：“它們在數值模型中對該過程的優(yōu)化至關重要，它們可以識別導致減少剝蝕的參數集， 對交叉流動下觀察羽流和顆粒均勻提取至關重要，其具有足夠的動量以防止床被噴射的顆粒污染。在工藝規(guī)劃過程中考慮水動力現象可以提高整體建造質量，并限制噴射的蒸汽和顆粒的不利影響�！�

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