本技术涉及一种3D打印质量控制技术及其配套设备。该技术通过工控电脑捕获激光3D打印过程中特定时间段的光信号并转换为电信号,基于至少两个光信号对应的电信号数据,运用算法分析来评估打印质量,确保打印过程的精确性和可靠性。
背景技术
增材制造也被称为3D打印制造,主要是通过将激光聚焦热能熔化金属原料后,将粉尘等材料一层一层加工成型成需要的工件。激光增材制造是一种金属增材制造过程,相对于传统工业中的零件组装、金属切削等加工手段,激光增材制造具备更高的效率和灵活性。可用于快速成型、制造功能分级材料、以及修复高附加值的组件等。目前,该技术被越来越多地应用于航空航天、国防、汽车和生物医学工业。在激光增材制造过程中,在不同激光加工工艺参数,环境和设备等因素的影响下,导致工件成形质量的表面精度较差,其中缺陷的生成和尺寸精度一直影响着该技术进一步的普及和应用。所以对增材制造过程进行在线监测技术研究是对整体增材制造过程进行控制的必要手段和质量保证。
现有激光增材加工在线检测一般存在以下离线和在线两种检测方式:
离线检测方式中,通过显微镜,扫描电镜等表面检测设备,主要完成表面检测,难以实现构件内部缺陷检测。工业金相切割等切剖等方法进行有损测量,破坏构件原有形貌,效率低。工业CT扫描和超声检测等可以获取工件内部信息,进行缺陷检测,但只能安排在零件制造完成以后再进行检测,属于离线检测,无法实现在线检测,制造与检测难以一体进行,影响生产效率。
在线检测方式中,如现有中国专利(CN115861187A)激光增材制造通过本申请的激光沉积增材制造在线监测系统示意图,通过拍照、扫描、红外感应等方式对粉末材料或丝状材料结合数字模型进行熔化沉积,使用熔池图像数据、熔池温度数据和三维点云数据三种数据匹配。具体使用高速相机,红外相机和激光三维扫描仪等获取在线检测信息,例如通过高速相机采集熔池图像数据;利用红外相机采集熔池温度数据;利用激光三维扫描仪采集工件形状的三维点云数据。
离线检测方法不仅破坏了工件结构,同时极易导致工件由于破坏性检测而发生形变,影响最终测量结果;基于在线检测方式进行检查成本高昂。
实现思路