迄今為止，鈦金屬被認為是最適合於3D打印（yìn）技術（shù）的金屬材料之一（yī），因此它在金屬3D打印領（lǐng）域裏的應用也相當廣泛，無論是3D打印醫用植入物還是飛機部件，鈦金屬的身影無處（chù）不在。但是，卡內（nèi）基·梅（méi）隆大學（CMU）最近進行的一（yī）項研（yán）究表明，當前的3D打印鈦金屬部件有（yǒu）可能存在著“致命缺陷”。

     在對3D打印鈦金屬（shǔ）進行深度X射線探測之後，研究人員們揭（jiē）開了該材料內部的孔隙度狀況。使用最（zuì）流行的鈦金屬，即Ti-gAI-4V（含6%的鋁和4%的釩（fán）），卡（kǎ）耐基梅（méi）隆大學的科學家們找到了美國能源部下屬的阿（ā）貢國家實驗室（Argonne National Laboratory），用後（hòu）者的（de）高強度同步輻射X射線和一種被稱為微（wēi）斷層攝（shè）影的快速成像工（gōng）具來（lái）幫助（zhù）分（fèn）析這（zhè）種材料。他們的研究結果表明，當在一種（zhǒng）選（xuǎn）擇性激（jī）光熔（róng）化（SLM）3D 打印機或電子束熔融（EBM）3D打（dǎ）印機（jī）中使用鈦金屬粉末時，氣體會（huì）被困在（zài）液態的（de）金屬層中，從而在3D打印金（jīn）屬內部生成諸多泡沫孔隙。

     根（gēn）據科學家們（men）觀察到（dào）的結果，這些微小（xiǎo）的孔隙（xì）小到幾微米（mǐ），大到幾百微米不等，而且隨機分布（bù），導致使用鈦材料3D打印的金屬對象內部有可能出現裂紋線。這是一個令人震驚的消息，尤其（qí）是現在3D打印鈦（tài）金屬部件在（zài）醫療和航空（kōng）航天領域的使用越來越普遍的時候。
 

     雖然像SLM這樣的技術被證明在很多方麵都有優勢，但是這項研究有可能改變鈦金屬以及其他金屬基材料的3D打印方式。研（yán）究團隊發（fā）現，3D打印機激光束的功率、速度和間距會對鈦金屬3D打印的孔隙率產生影響。研究（jiū）人員觀察了幾個（gè）Ti-gAI-4V樣品（pǐn）的（de）孔隙（xì）率，所有這些部件都是用EBM技術以不（bú）同的參數3D打印出來的（de），盡管他們調整了參數（shù）來（lái）幫助減少3D打印鈦金屬部（bù）件的孔隙率，但是始終沒能完全消除內部的孔隙。

     “相對於打印速度（dù）和間距，如果你減少功率級別，金屬熔池就會變（biàn）得太小，甚至可（kě）能出現不熔的粉末，這也是孔（kǒng）隙（xì）度的來（lái）源（yuán）之一。”CMU材料科學和工程（chéng）教授Anthony Rollett說：“但（dàn）是（shì），如（rú）果你把功率（lǜ）級別增加得太多，就會有形成深孔，即所謂的鑰匙孔，的風險，這是（shì）電子束留下的（de）空隙。”

                               通過微斷層掃描重建的使用不同的功能參數3D打（dǎ）印的Ti-6Al-4V樣品
 

     據天工社了解，科（kē）學家們研究發現，完全消除3D打印鈦金屬部件中的孔隙度（dù）幾乎是不可能的。但是（shì）他們（men）認為在介於不熔的粉末與太多粉末（mò）之間肯定存在一個最佳點，可以優化3D打印鈦金屬的方式。為此，該研究團（tuán）隊現在轉而（ér）研究起粉（fěn）末階段的鈦金屬來了，Rollett認為這可能正是孔隙開始的階段（duàn）。