3D打印

3D 打印（3D Printing）技术又名增材制造（Additive Manufacturing, AM），区别于传统针对坯料进行切削成型的“减材制造”以及铸、锻类的“等材制造”等方法，3D 打印技术具有产品“从无到有”体积逐渐增长、形状设计自由度高、无需成型模具等显著特点。

凭借快速成型、无需模具、产品形状几乎没有几何限制等巨大优势，3D 打印技术在生物医疗、模具制造、航空航天等需要定制化、不规则零件的产业领域中展现出良好的应用前景，是近年来兴起并蓬勃发展的代表性先进制造技术之一。

技术优化

随着3D打印技术的蓬勃发展，对复杂合金的激光熔融沉积和表面重熔机理研究与应用可显著优化3D打印零件的机械性能。借助高速摄影技术，科研人员在此过程中可实现打印过程可视化，实时捕捉液态金属熔池形貌及激光调控的表面完整性。    

液态熔池的形成与凝固标志着金属材料形态及性能的转变，在高能激光束的照射作用下，汇聚于光斑处的球形金属粉末颗粒迅速熔化形成液态熔池，而随着激光束的快速移动，熔池将会迅速凝固并形成打印层。熔池的形成过程虽然短暂，却包含丰富的物理化学规律，在不同的打印工艺参数下，零件的机械性能和表面质量也各不相同。

激光在熔化金属粉床的过程中，不仅会制造出一个主熔池，同时还会带来飞溅的液滴以及散逸的高温等离子体等。从热力学和动力学的角度出发，区域内被激光加热到一定温度的金属均有可能与活性气氛中的气体发生反应，并生成不同的反应产物。通过高速相机观测不同功率、不同速度下飞溅产生、飞溅范围、飞溅方向的一致性，将直接关系到激光3D打印的质量。

除研究金属熔池和飞溅等局部现象外，高速相机亦可在激光3D打印前，对金属粉末颗粒的实时输送和混合过程进行观测，并及时调整让金属粉粒准确、均匀地汇聚在高能激光束的光斑中心位置，在增材制造研究领域有着重要应用价值。