از آنجایی که تغییرات، در سطح اتمی، در حین پرینت سه بعدی به سرعت اتفاق می افتد، محققان به یک تکنیک تحقیقاتی به همان اندازه سریع نیاز داشتند. پیتر کنسی، فیزیکدان در بخش علوم اشعه ایکس آرگون، گفت: “ما می توانیم به دلیل روشنایی بالای APS، توسعه ریزساختار را در زمان واقعی مشاهده کنیم.” ”محقق می تواند به سرعت تصمیماتی برای تنظیم پارامترهای چاپ به منظور دستیابی به ریزساختار مورد نظر بگیرد.”
مقاله ای بر اساس این مطالعه در مجله Additive Manufacturing منتشر شد.
لیانی چن، دانشیار مهندسی مکانیک می گوید: «وقتی یک ماده در طی پرینت سه بعدی به روشی که فولاد 17-4 PH سرد می شود، بسیار سریع سرد می شود، تولیدکنندگان قبلاً برای درک آن به خوبی تلاش می کردند و نمی توانستند پیش بینی کنند که چه چیزی به دست می آورند. بخش در دانشگاه ویسکانسین مدیسون، که بخشی از تیم تحقیقاتی بود. ”APS نقش مهمی ایفا کرد و به ما اجازه داد رفتار تغییر شکل مواد را حتی در این شرایط خنک کننده سریع ببینیم. اکنون می‌توانیم نظارت بی‌درنگ انجام دهیم تا تغییر ساختار را ببینیم.»
فن ژانگ، فیزیکدان در NIST، گفت: «امیدواریم موفقیت ما با این مطالعه به افزایش تأثیر صنعتی تحقیقاتی که از امکانات کاربر سنکروترون آمریکایی مانند APS انجام می‌شود، کمک کند. ”اگر می خواهیم رهبری آمریکا را در تولید پیشرفته ایجاد کنیم، این امکانات یک دارایی بزرگ است. تولید افزودنی فضای طراحی را باز می کند و به ما امکان می دهد قطعات پیچیده ای را ایجاد کنیم که اغلب با استفاده از فناوری های معمول غیرممکن است. این وعده واقعی این موفقیت است.»
با استفاده از پرتوهای پرانرژی اشعه ایکس که APS تولید می‌کند، این تیم اکنون می‌تواند در واقع به داخل فلز نگاه کند که در حال ساخت است تا توالی‌های تشکیل فاز را مشاهده کند. اندرو چیپین چوانگ، فیزیکدان در بخش علوم اشعه ایکس در آرگون، گفت: اینها تأثیر قابل توجهی بر خواص نهایی فولادها دارند.
این تحقیق به تولیدکنندگان کمک می کند تا از چاپ سه بعدی برای کاهش هزینه ها و افزایش انعطاف پذیری در مقایسه با روش های ریخته گری سنتی استفاده کنند. همچنین زمینه را برای چاپ سه بعدی سایر آلیاژهای با کارایی بالا، مانند آلیاژ تیتانیوم و سوپرآلیاژ مبتنی بر نیکل فراهم می کند.
در طول فرآیند پرینت سه بعدی فلزی، دماها به سرعت تغییر می‌کنند و مشاهده ساختار کریستالی اتم‌های درون ماده را دشوار می‌کنند. هنگام چاپ سه بعدی فولاد 17-4 PH، ساختار کریستالی باید ترکیب دقیقی داشته باشد. PH مخفف سخت شدن بارش است، یک روش عملیات حرارتی که برای قوی‌تر کردن مواد چکش‌خوار استفاده می‌شود، و اعداد به ترکیب آلیاژ اشاره دارند: 17% کروم و 4% نیکل. ساختار فولاد 17-4 PH شامل نانوذراتی است که به استحکام امضای ماده کمک می کند.
دوام یکی از ویژگی های مهم مواد مورد استفاده برای تولید ماشین آلات صنعتی، کشتی های دریایی، هواپیما و تجهیزات پزشکی است. برای این کاربردها، تولیدکنندگان به نوع خاصی از فولاد ضد زنگ که با نام PH 17-4 شناخته می‌شود – به دلیل خواص بسیار قوی و مقاوم در برابر خوردگی آن متکی هستند. اکنون، برای اولین بار، محققان در آزمایشگاه ملی آرگون راهی برای تولید مداوم فولاد PH 17-4 با استفاده از روش‌های چاپ سه بعدی، در حالی که تمام ویژگی‌های با ارزش مواد را حفظ می‌کنند، یافته‌اند. مقاله ای بر اساس این مطالعه منتشر شد در مجله Additive Manufacturing.
به گفته آزمایشگاه ملی آرگونمحققان بر این باورند که نتایج آنها نشان می‌دهد که چگونه امکانات کاربری مانند APS می‌تواند ایالات متحده را قادر سازد تا در پیشبرد نسل بعدی فناوری‌های تولید پیشرفته، مزیت رقابتی داشته باشد.