早稻田大学研发了一种可以减少金属粉末床熔融应力的方法

早稻田大学科学与工程学院和匹兹堡大学机械工程与材料科学学院的研究小组开发了一种可以减少金属零件应力的方法，适用于激光粉末床熔融工艺。

激光粉末床熔融工艺是一种金属3D打印技术，属于层压成型工艺。打印时，使用激光熔融凝固一层金属粉末，再铺设一层金属粉末，然后继续用激光熔融凝固金属粉末，不断重复这个过程，形成三维结构。

熔融凝固的部位会产生较大的收缩残余应力，从而导致金属零件可能出现翘曲变形的情况。

研究小组经过研究发现，收缩残余应力在激光的扫描方向上较大，和激光垂直方向上的收缩残余应力较小。因此，研究人员对零件结构进行了优化，以最佳方式形成空心结构，也就是晶格结构。通过最佳激光路径成型，成功地减少了金属3D打印零件的变形可能性。

在优化的前提下，我们开发了一种简单的内在应变方法，该方法以公式表示，并运用拓扑优化算法以最佳方式确定晶格的分布和激光扫描方向，以减少收缩残余应力。

通过这种晶格结构，同时优化成型产品的局部应力状态，可以减少翘曲变形的可能性。有望用于大型结构（受到热变形的影响很大）。