Dhruv Bhate博士畢業(yè)于普渡大學(xué)機(jī)械工程系，目前負(fù)責(zé)增材制造技術(shù)分析與設(shè)計(jì)，研究領(lǐng)域包括熔融擠出3D打印技術(shù)(FDM)和金屬增材制造技術(shù)(基于粉末床激光技術(shù))。通過對(duì)金屬增材制造技術(shù)從設(shè)計(jì)、仿真到制造工藝等方方面面發(fā)展的了解，Bhate博士發(fā)現(xiàn)金屬設(shè)備正在提升到下一個(gè)級(jí)別。

　　質(zhì)量監(jiān)控

　　大多數(shù)增材制造設(shè)備希望增加制造過程中的控制，從而減少加工后殘次品發(fā)生概率，以及后期加工處理的工作量。第三方質(zhì)量控制公司包括Sigma Labs-西格瑪實(shí)驗(yàn)室和Stratonics開發(fā)了獨(dú)立于平臺(tái)的解決方案，能與大多數(shù)金屬系統(tǒng)集成。金屬打印設(shè)備供應(yīng)商也自己開發(fā)了一系列的過程監(jiān)測(cè)手段，一般來說質(zhì)量檢測(cè)分為以下幾類：

　　輸入端監(jiān)視器

　　? 激光：通過傳感器監(jiān)測(cè)激光功率以及設(shè)備中不同的關(guān)鍵組成部分。

　　? 氧氣水平：在加工區(qū)域內(nèi)的傳感器以及在篩站跟蹤氧氣水平，以確保惰性的氬氣或氮?dú)夂渴怯行У?，在系統(tǒng)中沒有發(fā)生泄漏情況。

　　輸出端監(jiān)視器

　　? 視頻：簡(jiǎn)單而有用，可清晰的現(xiàn)實(shí)最上面一層的激光熔化金屬粉末過程，并可以幫助交互檢測(cè)加工過程。

　　? 熔池：Concept laser顯示了其熔池監(jiān)控系統(tǒng)如何通過2D和3D加工圖片來與電腦中的三維CAD文件對(duì)比，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)加工中發(fā)生的問題。SLM Solutions和EOS也在提供類似的熔池監(jiān)控解決方案。

　　? 鋪粉的一致性：Concept laser還介紹了以智能的方式調(diào)整鋪粉厚度以達(dá)到一致性。

　　趨勢(shì)二：粉體自動(dòng)處理

　　考慮到火災(zāi)和爆炸所造成的危險(xiǎn)，金屬粉末處理需要格外引起注意。設(shè)備供應(yīng)商不斷改進(jìn)方法，使得設(shè)備的用戶可以最大限度地減少粉末處理的需要。不同的設(shè)備廠商采取了不同的金屬粉末輸送方式。

　　SLM Solutions的SLM 500HL使用Screw System將粉末通過窄管送到物料篩分站后，經(jīng)過處理又回到了上料區(qū)。而Renishaw的RenAM 500M則通過集成到設(shè)備中的氬氣氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)粉末的自動(dòng)輸送。Concept Lase的XLine 2000R也提供了自動(dòng)化的粉末處理工藝。

　　趨勢(shì)三：多激光器加工

　　在追求生產(chǎn)率提高的過程中，最大的收益來自于提高激光器的數(shù)量和功率。通常，增加一個(gè)額外的激光器可以提高50-80%的加工效率。

　　然而，并非越多就一定意味著越好，要因需而宜。在評(píng)估是否需要多個(gè)激光器時(shí)，有幾個(gè)注意事項(xiàng)：首先，每多一個(gè)激光器實(shí)際上增加了機(jī)器的投資成本;再次，需要注意的是，當(dāng)使用多激光系統(tǒng)的時(shí)候，從不同的激光-激光的變化需要準(zhǔn)確的控制能力，聯(lián)動(dòng)工作的激光器需要更多的校準(zhǔn)、保持和控制能力;此外，在不同的激光功率400W，1000W之間切換也非一日之功，所以是否需要多個(gè)激光器與最終要加工什么以及加工策略密切相關(guān)。

　　趨勢(shì)四：軟件集成

　　Renishaw花了大量時(shí)間談?wù)撍麄円子谑褂玫腝uantAM software量子增材制造軟件，目的是整合Renishaw的過程參數(shù)和零件加工信息，實(shí)現(xiàn)無縫銜接的工藝參數(shù)，并且無需像Magics這樣的第三方軟件。

　　軟件集成有可能將呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，特別是在以下領(lǐng)域：

　　? 改進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，減少對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴，優(yōu)化設(shè)計(jì)以減少材料、加工時(shí)間和降低加工成本，減少多次迭代的需要。

　　? 增加用戶可用的處理選項(xiàng)(例如，外部皮膚vs內(nèi)部核心，或厚壁vs薄壁)。

　　? 簡(jiǎn)化用戶對(duì)新材料工作過程參數(shù)的優(yōu)化。

　　? 集成設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化以提高零件的有效性能。

　　趨勢(shì)五：模塊化的系統(tǒng)架構(gòu)

　　Concept laser在模塊化的系統(tǒng)架構(gòu)方面可以說走在了行業(yè)前面，生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)分離，靈活的機(jī)器裝載以及空間分離、安裝和拆卸模塊化組合將提高工廠的柔性，并且使自動(dòng)化達(dá)到更高的水平。

　　并且，Concept laser還規(guī)劃實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)化生產(chǎn)，通過銜接軟件之間的交流來實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化，包括辦公軟件實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)管理，服務(wù)器軟件實(shí)現(xiàn)加工過程和數(shù)據(jù)管理，機(jī)器軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)備和制造過程控制，監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制，Protocol軟件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)匯報(bào)。

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