3D打印已經(jīng)開辟了一系列全新的可能性。一個例子是生產(chǎn)新型渦輪機斗。然而，3D打印過程通常會在部件中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，在最壞的情況下會導(dǎo)致裂縫。現(xiàn)在，一個研究小組已經(jīng)成功地利用慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）研究用中子源反應(yīng)堆的中子，對這種內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行非破壞性檢測，是改進(jìn)生產(chǎn)工藝的一項關(guān)鍵成就。
燃?xì)廨啓C斗必須承受極端條件。它們在高壓和高溫下暴露在巨大的離心力下。為了進(jìn)一步最大限度地提高能源產(chǎn)量，必須能承受實際上高于材料熔點的溫度。這可以通過使用空心渦輪斗來實現(xiàn)，它從內(nèi)部進(jìn)行空氣冷卻。
這些渦輪水桶可以使用激光粉末床融合技術(shù)制造，這是一種增材制造技術(shù)：在這里，粉末形式的啟動材料通過激光的選擇性熔化而一層一層地建立起來?？招臏u輪機斗內(nèi)部復(fù)雜的格子結(jié)構(gòu)為零件提供了必要的穩(wěn)定性。
具有如此復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)雜部件不可能用傳統(tǒng)的制造方法，如鑄造或銑削來制造。但是激光的高度局部熱輸入和熔池的快速冷卻導(dǎo)致了材料的殘余應(yīng)力。制造商通常會在下游的熱處理步驟中消除這種應(yīng)力，但這需要時間，因此要花錢。不幸的是，這些應(yīng)力也可能早在生產(chǎn)過程中，直到后處理發(fā)生時，就會損壞部件。應(yīng)力會導(dǎo)致變形，在最壞的情況下會導(dǎo)致裂縫。
因此，研究人員利用海因茨-邁爾-萊布尼茨研究中子源（FRM II）的中子調(diào)查了一個燃?xì)廨啓C部件的內(nèi)應(yīng)力。該部件是由燃?xì)廨啓C制造商西門子能源公司使用添加劑生產(chǎn)工藝制造的。為了在FRM II進(jìn)行中子實驗，西門子能源公司使用典型的用于燃?xì)廨啓C部件的鎳鉻合金打印了一個尺寸只有幾毫米的晶格結(jié)構(gòu)，然后看看是否可以使用中子來檢測這個復(fù)雜部件的內(nèi)部應(yīng)力。
現(xiàn)在，該團(tuán)隊已經(jīng)成功地檢測到了部件內(nèi)部的應(yīng)力，下一步是減少這種破壞性的應(yīng)力，即必須修改生產(chǎn)工藝參數(shù)，從而修改打印過程中構(gòu)建方式。這里的關(guān)鍵因素是在建立各層時隨著時間推移而輸入的熱量。在熔化過程中，熱量的應(yīng)用越局部，就會產(chǎn)生越多的內(nèi)部應(yīng)力。只要打印機的激光器對準(zhǔn)一個特定的點，該點的熱量就會相對于相鄰區(qū)域上升。這就造成了溫度梯度，導(dǎo)致了原子晶格的不規(guī)則。所以必須在打印過程中盡可能均勻地分配熱量。在未來，該小組將用新的組件和修改的打印參數(shù)來研究這種情況。該小組已經(jīng)在與西門子合作，計劃利用位于Garching的TUM中子源進(jìn)行新的測量。
