早稻田大學研發了一種可以減少金屬粉末床熔融應力的方法

早稻田大學科學與工程學院和匹茲堡大學機械工程與材料科學學院的研究小組開發了一種可以減少金屬零件應力的方法，適用於激光粉末床熔融工藝。

激光粉末床熔融工藝是一種金屬3D打印技術，屬於層壓成型工藝。打印時，使用激光熔融凝固一層金屬粉末，再鋪設一層金屬粉末，然後繼續用激光熔融凝固金屬粉末，不斷重複這個過程，形成三維結構。

熔融凝固的部位會產生較大的收縮殘餘應力，從而導致金屬零件可能出現翹曲變形的情況。

研究小組經過研究發現，收縮殘餘應力在激光的掃描方向上較大，和激光垂直方向上的收縮殘餘應力較小。因此，研究人員對零件結構進行了優化，以最佳方式形成空心結構，也就是晶格結構。通過最佳激光路徑成型，成功地減少了金屬3D打印零件的變形可能性。

在優化的前提下，我們開發了一種簡單的內在應變方法，該方法以公式表示，並運用拓撲優化算法以最佳方式確定晶格的分佈和激光掃描方向，以減少收縮殘餘應力。

通過這種晶格結構，同時優化成型產品的局部應力狀態，可以減少翹曲變形的可能性。有望用於大型結構（受到熱變形的影響很大）。