主動質(zhì)量保證是金屬增材制造和監(jiān)測激光熔化系統(tǒng)的關鍵，如氧含量，溫度，激光輸出和粉末質(zhì)量是部件生產(chǎn)的關鍵因素，也是增材制造領域司空見慣的話題。僅僅從設備的配置參數(shù)上是不能看出設備的好壞以及其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量會達到什么程度的。
Concept Laser宣布其劃時代革新意義的QMmeltpool 3D 質(zhì)量保證監(jiān)控系統(tǒng)，用于過程實時監(jiān)測和三維可視化，這套系統(tǒng)將在2016年裝配到M1, M2的設備中，這將開啟下一代的增材制造設備。QMmeltpool 3D 質(zhì)量保證監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)測和控制打印過程來實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)和糾正過程誤差以避免產(chǎn)品缺陷，Concept Laser 聲稱這將成為其設備過程優(yōu)化的不可缺少的工具。
圖示：熔池的QMmeltpool 3D質(zhì)量監(jiān)測：一個光電二極管和一個攝像頭監(jiān)控的熔池區(qū)域，通過激光光學與精確定位實現(xiàn)同軸監(jiān)測
在具有挑戰(zhàn)性的應用領域，如醫(yī)療、汽車和航空航天，這些對于安全性要求嚴格的領域，高質(zhì)量是一個先決條件。3D打印的重要品質(zhì)是關于均勻加層，合適的激光能源、完美的零件的幾何形狀，最終零件的剛性和完整性。增材制造過程中，在熔融過程中有超過50種不同的因素在發(fā)揮著作用，像尺寸和形狀誤差、熔融層中的空隙、最終部件的高殘余應力，以及對材料性能——包括硬度和強度等各種變量相互關系的研究不足導致了3D打印工藝難以量化控制。金屬粉末的熔化導致不當?shù)娜毕?，這造成了熔池內(nèi)的缺陷稱為孔隙和裂縫。
不充分的能量輸入經(jīng)常導致沒有被熔融的金屬粉末夾雜到成品中，這對于醫(yī)療植入物這樣的產(chǎn)品就帶來很大的患者人身安全隱患。
圖示：目前方式
圖示：下一代方式，熔池的QMmeltpool 3D質(zhì)量監(jiān)測
另一方面，如果能量輸入太高，可能形成氣體包裹體，在顯微照片顯示上會形成圓形毛孔。過程氣體流動、材料等諸多因素也影響著工藝和零件質(zhì)量。QMmeltpool 3D可以生成質(zhì)量相關的數(shù)據(jù)和實時過程監(jiān)控的記錄。該系統(tǒng)在產(chǎn)品在一層一層的生產(chǎn)過程中記錄的位置相關的熔池特性。
圖示－左：標準輸出的空客350寬體飛機的客艙支架
圖示－右：QMmeltpool 3D顯示的標準輸出的空客A350 XWB的客艙支架
圖示－左：減少激光能量輸出的空客350寬體飛機的客艙支架
圖示－右：QMmeltpool 3D顯示的減少激光能量輸出的空客A350 XWB的客艙支架
QMmeltpool 3D三維可視化的實際附加值不只是提供主動質(zhì)量保證的方法。在生產(chǎn)和工藝的發(fā)展中，零件可以通過迭代優(yōu)化的參數(shù)加以優(yōu)化。也可以調(diào)整支撐材料，從而使得生產(chǎn)變得更加高效和友好。最后，也使得材料開發(fā)和多樣化方面的空間更大。
無獨有偶，之前3D科學谷曾在一篇：Sigma Labs的In-Process(過程質(zhì)量度量)技術可望突破金屬3D打印技術壁壘的文章中介紹過，西格瑪實驗室的傳感技術－Sensorpak，是一個由聲、光、熱傳感器、收集過程數(shù)據(jù)的全套系統(tǒng)，傳感器記錄的數(shù)據(jù)將建立過程文件，Sigma Labs希望通過他們對過程參數(shù)相關性的研究，在“in progress”加工過程中實現(xiàn)對缺陷產(chǎn)品的避免，這樣設備像長了大腦一樣，在加工過程中感知缺陷并智能調(diào)整。
Concept Laser的QMmeltpool 3D這一突破性創(chuàng)新似乎在告訴我們金屬增材制造領域，美國和歐洲的賽跑在一條跑道上，而目前貌似歐洲小領先一步。而不管誰領先，都將使得整個增材制造在朝向智能制造方面邁了一大步。
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