根据3D科学谷《破解3D打印困境，通过算法对增材制造零件微观结构的异质性进行预测》一文，增材制造 (AM) 工艺的一个主要限制是，即使保持一致的工艺条件，但材料沉积的局部条件经常导致单个组件内的微观结构和性能出现意外的异质性。到目前为止，业界通常需要昂贵的试错方法来制造、测试和表征。而为了避免昂贵的失措所带来的大量浪费，实现智能控制技术成为了当前增材制造工艺走向主流制造技术的必经之路。ORNL橡树岭国家实验室开发了一个框架，利用存储在零件数字线程上的原位数据来识别粉末床熔融增材制造构建中产生的微观结构异质性。使用数字工厂软件工具 (Peregrine) 来捕获和存储来自不锈钢 316-L 零件的真实构建的数据。来自构建的扫描路径数据用于使用半解析传热模型（3DThesis）模拟零件中不同区域的凝固条件。

　　根据，更多的机构正在研究增材制造微观结构的控制，新加坡南洋理工大学与剑桥大学通过控制合金的凝固组织，实现了在不使用机械变形的情况下，通过设计热处理来产生再结晶，这种策略可以设计和成形复杂的微观结构。这些突破性的研究成果已经发表在学术期刊《Nature Communications》上，论文题为《Additive manufacturing of alloys with programmable microstructure and properties》。

　　在材料学中，人们常常采用机械和热工艺相结合的方法，在塑造材料的形状的同时，调节材料的微观结构和机械性能。比如，可以通过控制金属锻造和挤压过程中的机械应变量，利用位错的积累来硬化材料，或者在热处理 (HT) 时产生微观结构的再结晶，这是一种消除缺陷的晶粒成核和生长的过程，可以提高材料的韧性和各向同性球友会官网。然而，这种传统的“加热和敲击”方法在使用现代增材制造(AM)技术时就不再适用了。增材制造可以将材料逐层叠加，制造出具有复杂几何形状的近净成形零件。由于微观结构和几何形状在增材制造过程中几乎同时形成球友会app，因此很难在不改变零件外形的前提下调控其微观结构。

　　为了解决这一难题，新加坡南洋理工大学机械与航空航天工程学院的Huajian Gao教授和剑桥大学工程系的Matteo Seita博士进行了创新性的研究，展示了如何通过控制激光粉末床熔融（LPBF）技术产生的合金的位错密度和热稳定性，来规避这一限制。他们通过控制合金的凝固组织，实现了在不使用机械变形的情况下，通过设计热处理来产生再结晶。在特定的条件下，这种策略可以设计和成形复杂的微观结构，将具有不同微观结构特征和性能的再结晶区域和非再结晶区域相结合。该研究还发现，这种微观结构的异质性可能有助于提升材料的性能，相比于单一的微观结构更优。这项研究展示了一种先进的方法，能够同时直接控制多个微观结构特征的演化，从而拓展了具有优化的机械和物理性能的工程材料的设计空间。