激光金属沉积是一种有效的增材制造方式，特别适用于工具修复和防腐蚀涂层的应用。然而，像大多数增材制造方式一样，它也面临着诸多挑战。其最终结果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，例如进入熔池的粉末进料的速度和体积。在打印之前，喷嘴和焦散必须定期检查、认证和校准-但这些步骤繁琐而复杂。
“一名员工在金属板上涂上粉迹，然后由专家检查，”Fraunhofer ILT过程控制和系统技术项目经理Oliver Nottrodt说。“但只有少数专家能够以可再现的质量完成这项任务。”
挑战促使Fraunhofer ILT的工程师开发机器支持的联机工艺。该解决方案由三个主要组件组成：一个带有可移动光学元件和照明的相机模块，全部安装在加工头上。喷嘴使用放置在系统中的激光模块进行测量。电子设备单独集成或集成在机器控制单元中，可控制两个模块。
Nottrodt说：“对于文件，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，并通过同轴布置的照相机通过粉末喷嘴观察射流。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。通过对2，000到3，000张图像的评估，显示了一个平面中粒子的统计分布。
“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说。
该系统允许用户测量和认证粉末进料喷嘴，并且完全表征相应的粉末喷射。它还可以自动执行用户的几项任务，如测量和标记加工激光的位置以及记录所有工作步骤。测量系统还使用熔池的几何特性来监测激光金属沉积过程，并将其进行可视化和记录。
据悉，Fraunhofer ILT将参加4月24日至27日在斯图加特举行的ConTROL 2018，并展出该新系统。欲了解更多关于新系统的信息，与会者可以前往6号展厅的Fraunhofer Alliance VISION 6302联合展位。Fraunhofer ILT将展示一个安装在典型工作头上的集成照明的摄像头模块，开发该系统的工程师将演示激光模块如何在计算机上运行。
