國產(chǎn)金屬3D打印在線監(jiān)控系統(tǒng)來了！西空智造填補空白

南極熊導讀：終于,，國產(chǎn)金屬3D打印在線監(jiān)控系統(tǒng)來了,！

增材制造是典型的數(shù)字化加工過程，零件數(shù)字模型輸入到3D打印機直接生成一個完整零件,。零件是好是壞,，則需進行工業(yè)CT等離線無損檢測方式判定，一旦出現(xiàn)問題則造成嚴重人力,、物力以及時間的浪費,。

金屬激光增材加工過程是非常復雜的冶金過程，現(xiàn)行的技術手段很難確保加工工藝的可重復性和質量一致性,。往往在零件不同區(qū)域,、零件與零件之間、同一臺設備不同批次之間,，以及不同設備生產(chǎn)的同一零件之間存在較大的分散性,。這一點極大地制約了激光增材制造的廣泛應用，尤其是航空航天領域的高附加值零部件的批量生產(chǎn),。

目前行業(yè)領先的增材制造設備廠家,，均采用過程監(jiān)控技術解決這一問題，例如,，EOS開發(fā)的EOSTATE模塊,，SLM solutions開發(fā)的QAS模塊，Renishaw開發(fā)的InfiniAM模塊,，以及Concept Laser開發(fā)的QMmeltpool模塊等,；而國內做的廠商很少。

為了保障航空航天領域高附加值產(chǎn)品增材制造過程可追溯性,，工藝可重復性和性能一致性,。南極熊獲悉，2020年7月,，西安空天機電智能制造有限公司（簡稱西空智造）正式推出了一款國產(chǎn)的激光增材過程監(jiān)控系統(tǒng),，主要包含粉末床在線監(jiān)控模塊和熔池在線監(jiān)控模塊兩部分，主要針對激光粉末床熔融工藝的兩個關鍵工藝節(jié)點進行監(jiān)控,，即鋪粉過程和熔池,。

• 粉末床監(jiān)控模塊，可以實現(xiàn)鋪粉狀態(tài)的在線識別,，打印精度的實時分析以及零件打印結果的三維重構,；不僅可用于質量監(jiān)測,，還可兼容適應性加工以及零件嫁接。
• 熔池監(jiān)控模塊,，一方面可以實時監(jiān)測熔池是否失穩(wěn),，另一方面可作為工藝策略優(yōu)化的定量化指針以及熔池熔化凝固的熱力學/動力學分析工具。
• 此外,，在線監(jiān)控也是打印過程閉環(huán)控制以及智能化的基礎,。
  

  

△工作臺面

△系統(tǒng)前端

（左-熔池監(jiān)控模塊；右-粉末床監(jiān)控模塊）

粉末床監(jiān)控模塊

簡介：鋪粉監(jiān)控模塊主要用于監(jiān)測激光粉末床熔融設備鋪粉狀態(tài)和打印后狀態(tài)監(jiān)測,；識別鋪粉和打印過程中異�,，F(xiàn)象，實時進行閉環(huán)控制,，保證成型質量,、降低生產(chǎn)成本，提高打印過程可控性,，實現(xiàn)缺陷分析智能化,。

△視頻：粉床加工

過程監(jiān)測：基于圖像處理和機器學習算法，實時對鋪粉和打印過程的缺陷進行標記和分類,，包括刮刀抖動、刮刀拖拽,、不完全鋪粉,、零件漏出、黑斑等典型異常,。

閉環(huán)控制：針對異常情況采取相應的閉環(huán)控制措施,，如再鋪粉、停機,、工藝參數(shù)調整等,，確保打印過程中鋪粉均勻性和穩(wěn)定性，提高打印質量,。

統(tǒng)計分析：過程歷時數(shù)據(jù)的便捷查看,，全過程數(shù)據(jù)可追溯，三維模型重構以及不同切片特征觀察及缺陷統(tǒng)計,，零件3D模型分析報告,。

用戶參與：實體感興趣區(qū)域自定義；每層感興趣區(qū)域自定義,；各類缺陷閾值自定義,；原始數(shù)據(jù)提供；支持用戶個性化定制,。

熔池在線監(jiān)控模塊

簡介：熔池監(jiān)控模塊是一種激光粉末床熔融過程中將熔池信息可視化的監(jiān)測工具,。實時記錄生產(chǎn)過程中熔池產(chǎn)生的等離子體輻射和熔池形貌數(shù)據(jù),，是工藝開發(fā)、優(yōu)化和評估的重要資源,。在制造零部件時,，可將生產(chǎn)過程中質量信息完整記錄并標識出生產(chǎn)過程中所存在的異常，作為質量文件以供用戶參考,。

過程監(jiān)測：基于信號和圖像處理算法,，獲得高質量的熔池輻射強度、熔池形貌等信息,；實時解析獲取激光掃描X/Y位置,；實時監(jiān)測激光開關、激光功率等,。實時對打印層缺陷進行標記和分類,，包括溫度過高，熔池失穩(wěn),、飛濺過大等典型缺陷,。

閉環(huán)控制：由于熔池特征較為復雜，影響因素較多,，整個過程有著非常高動態(tài)特性,，開發(fā)自動修正反饋回路，硬件和工藝層面均面臨巨大的挑戰(zhàn),仍處于研制階段,。

統(tǒng)計分析：精細化分析歷史數(shù)據(jù),，全過程數(shù)據(jù)可追溯和用戶操作日志查看，不同切面掃描特征觀察及缺陷統(tǒng)計,，零件3D模型分析報告,。

用戶參與：缺陷最小識別率設定；不同缺陷閾值自定義,；原始數(shù)據(jù)提供,；支持用戶個性化定制。

典型應用場景

三維模型可視化及缺陷重構代替CT檢測

基于監(jiān)測數(shù)據(jù)生產(chǎn)三維模型,，結合圖像處理算法和機器學習算法實現(xiàn)缺陷重構,，對缺陷位置、類型和形貌進行標記和分類,，代替昂貴的CT檢測結果,。

△視頻：歷史查看和3D重構

工藝策略控制和優(yōu)化工具

為用戶提供所有原始數(shù)據(jù)，配置數(shù)據(jù)分析模塊和工具,，為了工藝參數(shù)改進提供解決方案和思路,。

△工藝參數(shù)-熔池狀態(tài)-信號特征映射關系分析

缺陷識別與反饋

建立3D打印過程的閉環(huán)控制，實現(xiàn)工藝控制智能化和零缺陷零件制造,。

△視頻：熔池形貌提取

△典型缺陷在線識別

據(jù)了解,，目前,，該產(chǎn)品已在空軍工程大學航空備件應急保障制造和搶修中得到應用。

公司名稱：西安空天機電智能制造有限公司
電話：029-85839199
手機：15929305831 （成博士）
           13572545688（張經(jīng)理）
郵箱：[email protected]
官網(wǎng)：www.xaktzz.com

2020年7月8~10日 上海TCT展位E5-A14,，歡迎各位業(yè)內同行咨詢交流,。