研究人员分析了3D打印中金属断裂的原因，以制造出更坚固的汽车零件

3D打印的金属材料通常有微小的孔洞，这些孔洞生长、收缩、相互作用，导致材料断裂。

据国外媒体报道，卡洛斯三世大学、德克萨斯A&M大学(美国)和以色列理工学院(IsraelInstituteofTechnology)联合开展了航空航天和汽车工业用3D打印金属的研究，发现了这类金属在极端载荷条件下的两种机械失效机制。

自20世纪80年代以来，3D印刷金属制成的零件已广泛应用于各种行业。由于制造工艺的原因，这些材料中通常存在微小的孔隙(约几十微米)，当对其施加载荷时，孔隙会变大。为了理解这些韧性金属(可以吸收能量)是如何断裂的，研究小组开始分析当施加载荷时，这些“微孔”发生了什么。

UC3M连续介质力学与结构分析部非线性固体力学研究团队主要研究人员之一瓜达卢佩瓦迪洛(GuadalupeVadillo)说:“例如，大多数汽车部件都是由韧性金属制成的，可以吸收碰撞能量，从而提高车辆在发生交通事故时的安全性。对于关键的工业部门来说，理解和预测韧性金属如何断裂相当于优化抗冲击吸能结构的设计。”

这项研究发现了两种导致材料失效的机制。首先，微孔的出现和生长导致材料软化直至断裂；其次，当材料中的多个微孔相连并相互作用时，会发生聚结，加速断裂。

GuadalupeVadillo说:“在这项工作中，我们通过加速或延迟材料的断裂来确定材料中的微孔或固有微孔如何生长、收缩和相互作用，这取决于材料的粘度(施加载荷时的变形速度)、加载材料的速度和加载路径(方向和其他因素)。”

这项研究有助于我们更深入地了解3D打印韧性金属的行为，并促进不同行业设计和制造更强的零件。这些材料可用于以能量吸收为重点的工艺，如制造航空航天工业中的新型机身、汽车工业中使用的各种汽车零部件或开发生物医学工业中的植入物。