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金属3D打印过程需要监测哪些数据呢?

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近年来,金属3D打印技术从工艺的进步和应用迅速发展起来,但随着应用的越来越广泛,人们对这一技术的认识也就越深,零件的安全性也就越重要。  

然而,金属3D打印还不能很好地解决零件的微孔、未熔缺陷和力学性能各向异性等问题,造成这些问题的原因有很多,如3D打印过程复杂、金属粉末特性不均匀、设备状态参数不稳定、零件形状和结构复杂以及工艺设计失配等。  

金属印刷中内部缺陷的计算机断层检测  

在这样一个复杂的过程中,普通的技术手段很难确保在零件的不同领域、零件和零件之间、同一设备的不同生产批次之间以及不同设备生产的同一部件之间的相同性能,即很难保证该工艺的重复性。工艺重复性和质量一致性是3D打印技术推广应用的关键,尤其是在航空航天和医学领域。利用现代科学技术手段,密切监测过程状态变化,建立闭环控制系统,实时调整工艺参数,是解决这一问题的最佳途径。  

过程监控技术能发挥什么作用?  

首先,可以获得工艺信息,以便更好地理解3D打印过程。  

第二,它可以为整个制造过程提供质量分析方法,而不是无损检测,并为高端用户建立信任机制。  

第三,它有助于建立三维打印过程的闭环控制,实现智能过程控制,实现零缺陷零件的制造。  

3D打印过程需要监控哪些数据?  

目前,过程监控技术主要是针对粉末床激光和电子束熔化技术。影响3D打印质量的参数有50多个,每个参数都会影响最终零件的质量。整体而言,可分为三类:  

(1)监测设备和环境状况  

对于以激光为热源的三维打印技术,首先要监测的设备状态参数是激光功率和设备温度。更复杂的监测包括监测光束斑的位置和焦点。当偏差超过极限时,系统将被关闭。此外,激光3D打印设备采用惰性气体保护,确保金属在熔化时不会氧化,因此也将在线监测印刷环境中的氧含量。  

(2)粉床铺粉的一致性监测  

原理是用CCD摄像机拍摄粉末铺层后的床层照片,通过对标准照片数据的比较,可以检测出粉末床的平整度、凸出点、夹杂物等,如果发现问题,可以采取一些技术措施加以纠正和修复。  

(3)过程监测  

对这一过程的监测是最复杂的。主要包括熔池温度的监测、熔池形状参数的监测、扫描轨迹的监测和粉末床温度的检测。同时,过程监控模块还需要测量熔化过程的热辐射,始终控制材料的扫描过程和熔化特性,识别每种可能的缺陷类型,包括孔、孔、固体包裹体或不完全熔合。  

电子束选区熔化对粉床温度的监测尤为重要,这种工艺要对每一层粉末进行预热,预热的温度是决定成败的关键因素。


更新日期:2020-03-23