在大多数工业市场，都是在零件生产完成后通过坐标测量机（三坐标测量机）来检查机械特征，以及通过X射线来检查内部缺陷，CT扫描来寻找深层次的缺陷。然而，对于粉末床3D打印工艺来说，零件在构建的过程中有50多种因素会对零件的质量发生影响，等生产出来再发现缺陷无疑对于生产商来说太迟了。

不过即便是铸造工艺，存在毛孔也实属正常。更何况，对于如何减少甚至消除粉末床金属3D打印技术所带来的毛孔的问题是科学家们一直努力的方向，包括调整加工参数，包括过程中工艺监测和质量控制等等。

这其中熔池监测是重要的环节，而根据Nature Communications第9卷（文章编号：1355（2018）），英国曼彻斯特大学Chu Lun Alex Leung等科学家将原位X射线成像用于监测激光增材制造中的缺陷和熔池动力学，这在3D科学谷看来，代表了熔池监测的又一进步。

根据3D科学谷的市场研究，当前业界最常用的过程中质量控制方法最为典型的是Sigma Labs的解决方案，通过对加工过程进行数字图像的多片拍摄，计算机将这些图像与设计模型的切片进行比较。如果计算机识别的是该片刚刚打印出的图像与设计切片有差异，则该层是缺陷发生可疑层。如果与几何切片的差异是显著的，那么就可以通过程序指令让打印机停止。如果与模型切片的几何差异不显著，3D打印机可以继续工作，但向操作者发送一个可疑信息警告消息，这样在打印完成后的质量检测过程中作为考察对象。

与Sigma Labs相对静态的熔池监测不同的是，英国曼彻斯特大学试图在动态层面上更加透彻地理解激光熔融过程中发生了什么，为了更加透彻的研究激光增材制造（LAM）相关的激光物质相互作用和凝固现象，推动粉末床激光熔融工艺开发和优化，Chu Lun Alex Leung等科学家将原位X射线成像用于监测激光增材制造中的缺陷和熔池动力学。

图片：熔池动力学，熔融轨迹

通过操作高速同步加速器X射线成像，科学家们揭示了金属熔融沉积第一层和第二层熔体轨道时的基本物理现象。通过监测表明，激光诱导的气体/蒸汽射流促进了熔体痕迹和裸露区域的形成，通过溅射（速度为1 m s-1）。科学家们还发现了由Marangoni驱动的流动（以0.4 m s -1的速度再循环）的孔隙迁移机制。

图片：对飞溅行为的跟踪理解

针对激光再熔化的孔隙溶解和扩散，3D科学谷了解到科学家们开发了一种机制图，用于预测熔体特征的演变，熔体痕迹形态的变化，从连续的半圆柱形轨道到断开的珠粒，随着线性能量密度的降低以及随着激光功率的增加熔池润湿性的改善。这样的结果阐明了粉末床激光熔融技术背后的物理学规律，这对粉末床激光熔融技术的发展至关重要。

包括激光粉末床熔融（LPBF）和直接能量沉积（DED）在内的激光增材制造技术引起了学术界和工业界的极大兴趣。根据3D科学谷的了解这些加工技术中会产生的尺寸精度差和缺陷却又是困扰技术发展的制约因素，缺陷方面包括不充分熔融、残余孔隙度和飞溅等问题可能会导致激光3D打印技术的零部件在使用过程中的机械性能（屈服应力和疲劳性能）不一致。

通过第三代同步辐射源的高通量X射线束，能够以前所未有的时间（十分之几微秒）和空间分辨率（几微米）实现X射线成像。通过同步加速器X射线成像来调查和量化缺陷和熔池动力学。科学家们揭示了在激光3D打印过程中熔体轨迹、裸露区域、飞溅和孔隙形成的机制，包括孔隙迁移、溶解、扩散和爆裂。所提出的方法和结果可以增强对增材制造和其他材料加工技术（例如焊接和熔覆）的理解。

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