近年來，金屬3D打印技術從工藝的進步和應用迅速發(fā)展起來，但隨著應用的越來越廣泛，人們對這一技術的認識也就越深，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、未熔缺陷和力學性能各向異性等問題，造成這些問題的原因有很多，如3D打印過程復雜、金屬粉末特性不均勻、設備狀態(tài)參數(shù)不穩(wěn)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  

在這樣一個復雜的過程中，普通的技術手段很難確保在零件的不同領域、零件和零件之間、同一設備的不同生產批次之間以及不同設備生產的同一部件之間的相同性能，即很難保證該工藝的重復性。工藝重復性和質量一致性是3D打印技術推廣應用的關鍵，尤其是在航空航天和醫(yī)學領域。利用現(xiàn)代科學技術手段，密切監(jiān)測過程狀態(tài)變化，建立閉環(huán)控制系統(tǒng)，實時調整工藝參數(shù)，是解決這一問題的最佳途徑。  

過程監(jiān)控技術能發(fā)揮什么作用？  

首先，可以獲得工藝信息，以便更好地理解3D打印過程。  

第二，它可以為整個制造過程提供質量分析方法，而不是無損檢測，并為高端用戶建立信任機制。  

第三，它有助于建立三維打印過程的閉環(huán)控制，實現(xiàn)智能過程控制，實現(xiàn)零缺陷零件的制造。  

3D打印過程需要監(jiān)控哪些數(shù)據(jù)？  

目前，過程監(jiān)控技術主要是針對粉末床激光和電子束熔化技術。影響3D打印質量的參數(shù)有50多個，每個參數(shù)都會影響最終零件的質量。整體而言，可分為三類：  

(1)監(jiān)測設備和環(huán)境狀況  

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

(2)粉床鋪粉的一致性監(jiān)測  

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

(3)過程監(jiān)測  

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

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