近年來(lái)，金屬3D打印技術(shù)從工藝的進(jìn)步和應用迅速發(fā)展起來(lái)，但隨著(zhù)應用的越來(lái)越廣泛，人們對這一技術(shù)的認識也就越深，零件的安全性也就越重要。  

然而，金屬3D打印還不能很好地解決零件的微孔、未熔缺陷和力學(xué)性能各向異性等問(wèn)題，造成這些問(wèn)題的原因有很多，如3D打印過(guò)程復雜、金屬粉末特性不均勻、設備狀態(tài)參數不穩定、零件形狀和結構復雜以及工藝設計失配等。  

金屬印刷中內部缺陷的計算機斷層檢測  

在這樣一個(gè)復雜的過(guò)程中，普通的技術(shù)手段很難確保在零件的不同領(lǐng)域、零件和零件之間、同一設備的不同生產(chǎn)批次之間以及不同設備生產(chǎn)的同一部件之間的相同性能，即很難保證該工藝的重復性。工藝重復性和質(zhì)量一致性是3D打印技術(shù)推廣應用的關(guān)鍵，尤其是在航空航天和醫學(xué)領(lǐng)域。利用現代科學(xué)技術(shù)手段，密切監測過(guò)程狀態(tài)變化，建立閉環(huán)控制系統，實(shí)時(shí)調整工藝參數，是解決這一問(wèn)題的最佳途徑。  

過(guò)程監控技術(shù)能發(fā)揮什么作用？  

首先，可以獲得工藝信息，以便更好地理解3D打印過(guò)程。  

第二，它可以為整個(gè)制造過(guò)程提供質(zhì)量分析方法，而不是無(wú)損檢測，并為高端用戶(hù)建立信任機制。  

第三，它有助于建立三維打印過(guò)程的閉環(huán)控制，實(shí)現智能過(guò)程控制，實(shí)現零缺陷零件的制造。  

3D打印過(guò)程需要監控哪些數據？  

目前，過(guò)程監控技術(shù)主要是針對粉末床激光和電子束熔化技術(shù)。影響3D打印質(zhì)量的參數有50多個(gè)，每個(gè)參數都會(huì )影響最終零件的質(zhì)量。整體而言，可分為三類(lèi)：  

(1)監測設備和環(huán)境狀況  

對于以激光為熱源的三維打印技術(shù)，首先要監測的設備狀態(tài)參數是激光功率和設備溫度。更復雜的監測包括監測光束斑的位置和焦點(diǎn)。當偏差超過(guò)極限時(shí)，系統將被關(guān)閉。此外，激光3D打印設備采用惰性氣體保護，確保金屬在熔化時(shí)不會(huì )氧化，因此也將在線(xiàn)監測印刷環(huán)境中的氧含量。  

(2)粉床鋪粉的一致性監測  

原理是用CCD攝像機拍攝粉末鋪層后的床層照片，通過(guò)對標準照片數據的比較，可以檢測出粉末床的平整度、凸出點(diǎn)、夾雜物等，如果發(fā)現問(wèn)題，可以采取一些技術(shù)措施加以糾正和修復。  

(3)過(guò)程監測  

對這一過(guò)程的監測是最復雜的。主要包括熔池溫度的監測、熔池形狀參數的監測、掃描軌跡的監測和粉末床溫度的檢測。同時(shí)，過(guò)程監控模塊還需要測量熔化過(guò)程的熱輻射，始終控制材料的掃描過(guò)程和熔化特性，識別每種可能的缺陷類(lèi)型，包括孔、孔、固體包裹體或不完全熔合。  

電子束選區熔化對粉床溫度的監測尤為重要，這種工藝要對每一層粉末進(jìn)行預熱，預熱的溫度是決定成敗的關(guān)鍵因素。

更新日期：2020-03-23

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