Använda Bessel-balkar för att förbättra metall 3D-utskriftsteknik

För att lösa problemen med porer och defekter i 3D-utskrift av metall, experimenterade forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i USA med exotisk optik som kallas Bessel-strålar. Strålform. De fann att denna stråle är självkorrigerande och icke-diffraktiv, och minskar förekomsten av porbildning och"nyckelhål", medan användningen av Gaussiska strålar förvärrar fenomenet med porinduktion. Relaterade fynd publicerades i tidskriften"Science Advances".

Laserbaserad 3D-utskriftsteknik utökar designens komplexitet avsevärt, men den traditionella laserstrålen som används för metallutskrift kan orsaka produktdefekter och dålig mekanisk prestanda. För att lösa detta problem har LLNL-forskare utforskat att ersätta den vanliga gaussiska strålen med andra strålar vid högeffekts laserutskrift. Forskarna sa att användningen av Bessel-strålar kan placera energi långt från centrum, vilket aktivt kan designa termiska kurvor och minska termiska gradienter för att optimera bildandet av mikrostrukturer, och därigenom få finare enheter och jämnare ytor. Bessel-strålen utökar parameterutrymmet för laserskanning avsevärt och realiserar den idealiska formen av smält pool: varken för ytlig eller för bindning. Bessel-strålar kan ge större fokusdjup på grund av deras icke-diffraktionsegenskaper.