Fraunhofer ILT改进金属激光沉积（DED）工艺的质量保证

弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT已开发用于测试的在线系统，出线以及调节激光金属沉积机的喷嘴的聚焦粉末喷射。有了这个系统，喷嘴可以通过认证，并且完全可以表征苛性碱。由于集成照明的相机模块，用户还可以对过程进行可视化和监控。

激光材料沉积已经在各个领域得到了证明 － 例如在修理工具或应用防腐涂层时。但其结果在很大程度上取决于激光束如何均匀地施加粉末，因为难以最佳地调整工艺参数，例如起到决定性作用的粉末进料到熔池中的速度和体积。因此，在此过程之前，喷嘴和焦散必须定期检查，认证和校准。但是这些步骤的顺序非常复杂和繁琐。

“一名员工通常在金属板上涂上粉迹，然后由专家检查。但只有少数专家能以可重现的质量完成这项任务。”Fraunhofer ILT过程控制和系统技术项目经理Oliver Nottrodt。

集成到通用系统中

©Photo弗劳恩霍夫ILT，德国亚琛。测量粉末射流的新系统。

这种情况激发了亚琛的工程师开发机器支持的在线工艺。该系统解决方案由三个主要组件组成：一个摄像机模块以及可移动光学元件和照明装置，所有这些都安装在加工头上。喷嘴使用放置在系统中的激光模块进行测量。这两个模块的控制由集成在单独的或机器控制柜中的电子装置提供。Nottrodt解释说：“对于文档，了解系统的轴位置很重要。它们的确切位置可以通过公共数据总线接口从基本机器传输。”

为了检测和测量粉末射流的粒子密度分布和焦散，用垂直于粉末气流的激光线照射射流，并通过粉末喷嘴由同轴布置的照相机观察。系统会多次更改激光和加工头的相对位置以进行进一步测量。最后，对2，000至3，000幅图像的评估显示了一个平面上的粒子的统计分布。

“如果我用这种方法逐渐捕获所谓的焦散 － 即粉末粒子束聚焦的聚焦区域 － 可以根据最重要的参数非常精确地计算和表征，例如最小直径和密度分布。”Nottrodt解释说。

测量系统支持用户的工作

测量系统使用户能够测量和认证粉末进料喷嘴，并完全表征相应的粉末喷射。它还通过接管用户的大量任务来帮助建立过程 － 例如测量和标记加工激光的位置以及记录所有工作步骤。此外，测量系统使用熔池的几何特征来监测激光金属沉积过程，并将其也可视化和记录。