RAPID：一种用于增材制造316L钢孔隙率表征的开源工具及其对激光功率影响的研究

《Materials》：Fast Characterization of Surface Porosity in Additively Manufactured Components Using the Robust Analysis and Processing of Image Data (RAPID) Tool

　　

摘要

孔隙率会显著削弱增材制造部件的化学和机械完整性。孔隙现象与输入变量密切相关，例如原料质量、环境条件和3D打印操作参数。能够表征孔隙率以建立有用关联的工具将有助于优化增材制造工艺。然而，目前尚不存在免费、开源、直观且支持工作流程的孔隙率表征工具。本文介绍了一种用户友好、免费且开源的图像数据处理与分析工具（RAPID）。本文利用RAPID研究了不同激光功率对增材制造316L钢孔隙数量和形态的影响。研究发现，当激光功率从30 W增加到70 W（75.8 J/mm³）时，未熔合孔隙减少。此外，将功率从30 W增加到90 W可使表面孔隙尺寸缩小十倍。数据还表明，当功率从30 W增加到90 W时，疲劳极限提高了1.5倍。RAPID与知名图像处理软件ImageJ并排进行了验证，结果发现其因简化的工作流程而具有18倍的直观性。这些结果展示了RAPID在材料科学与工程领域可为从业者和研究人员带来的一些实用价值。RAPID可在GitHub上下载，支持Windows和Mac操作系统的可执行文件。