Verwendung von Bessel-Strahlen zur Verbesserung der Metall-3D-Drucktechnologie

Um die Probleme von Poren und Defekten beim Metall-3D-Druck zu lösen, experimentierten Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in den USA mit exotischen Optiken namens Bessel-Strahlen. Strahlform. Sie fanden heraus, dass dieser Strahl selbstkorrigierend und nicht diffraktiv ist und das Auftreten von Porenbildung und"Keyholeing" verringert, während die Verwendung von Gaußschen Strahlen das Phänomen der Poreninduktion verstärkt. Entsprechende Ergebnisse wurden in der Zeitschrift"Science Advances" veröffentlicht.

Die laserbasierte 3D-Drucktechnologie erhöht die Komplexität des Designs erheblich, aber der herkömmliche Laserstrahl, der für den Metalldruck verwendet wird, kann Produktfehler und eine schlechte mechanische Leistung verursachen. Um dieses Problem zu lösen, haben LLNL-Forscher untersucht, den üblicherweise verwendeten Gaußschen Strahl beim Hochleistungslaserdruck durch andere Strahlen zu ersetzen. Die Forscher sagten, dass durch die Verwendung von Bessel-Strahlen Energie weit vom Zentrum entfernt werden kann, wodurch thermische Kurven aktiv gestaltet und thermische Gradienten reduziert werden können, um die Bildung von Mikrostrukturen zu optimieren, wodurch feinere Geräte und glattere Oberflächen erhalten werden. Der Bessel-Strahl erweitert den Parameterraum des Laserscannings erheblich und realisiert die ideale Schmelzbadform: weder zu flach noch verklebend. Bessel-Strahlen können aufgrund ihrer Nichtbeugungseigenschaften eine größere Tiefenschärfe bereitstellen.