3D 打印零件的激光冲击硬化（激光喷丸）
用等离子冲击波代替子弹：钛涡轮叶片的最大抗疲劳能力。
1。简介：冲击波代替子弹
正如喷丸强化白皮书中所述，3D 打印金属零件 (PBF-LB) 由于其极高的残余拉应力和粗糙的表面，很容易出现裂纹（疲劳断裂）。喷丸处理非常出色，但对于最严酷的航空航天应用（例如高压涡轮叶片）来说，通常无法深入到材料中。
喷丸强化的高科技升级级别是激光冲击强化（LSP）。这里没有钢球锤击材料，而是由等离子体产生的巨大压力波。
激光冲击强化如何工作？
高能、极短的激光脉冲（纳秒）击中组件。该组件通常覆盖有水膜（夯实层）和黑色胶带（烧蚀层）。激光立即将黑色胶带汽化成等离子体。当水阻止等离子体逸出时，它会产生残酷的冲击波，深入渗透到金属中并将其压缩。
2。深层残余压应力：隐形盔甲
效果与喷丸类似，但大大增强。
- 使用普通喷丸（球）时，残余压应力的保护区通常仅延伸至金属深处 0.2 至 0.5 毫米。
- 在激光喷丸过程中，冲击波会强烈压缩材料（塑化），导致压应力防护层通常会深入钛合金或铬镍铁合金 1 到 2 毫米。
这意味着：即使涡轮叶片因异物冲击（FOD - 异物损坏）而被撕裂，裂纹仍然位于压应力区，不会进一步扩大。该组件仍然存在。
3。非常适合增材制造
为什么 LSP 对于金属 3D 打印如此重要？
在激光粉末床打印过程中，通常会留下皮下毛孔（位于表面下方的空腔）。在压力下，这些毛孔会向外张开。激光喷丸的残酷压力波只会挤压（塌陷）钛中的这些皮下孔隙。同时，表层粗大的竣工组织（柱状晶）再结晶成极细的网状结构。
4。 “飞行中”激光喷丸 (3D-LSP)
通常LSP是一个后处理步骤（在打印后对组件进行处理）。由于 LSP 中的激光需要“视线”，因此它不会进入 3D 打印部件的内部冷却通道。
最现代的研究系统将冲击激光器直接集成到 3D 打印机（3D-LSP 或混合 LSP）中。机器打印 10 层钛，停止，在刚刚打印的层（包括所有通道）上发射冲击激光脉冲，打印下 10 层，然后再次冲击。结果是一个由 100%（彻底）压缩应力组成的组件 - 航空航天工业的绝对梦想。
5。结论：一级方程式技术为主流
激光喷丸极其昂贵，主要用于战斗机（F-22 猛禽）、商用飞机（波音 787）或一级方程式赛车的发动机。由于增材制造组件越来越多地承担这些行业的结构承载任务，LSP 正在成为将“良好”3D 打印零件转变为坚不可摧的高端组件的重要精加工步骤。