Мониторинг и управление в реальном времени в лазерном DED с использованием пирометров

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой пирометров (ИК термометров), а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

В современном лазерном направленном энергетическом осаждении (L-DED) постоянный температурный контроль жизненно важен для высококачественных сборок. Традиционные системы с открытым контуром не могут адаптироваться к изменениям в реальном времени, что приводит к дефектам и неэффективности.

Чтобы решить эту проблему, бесконтактные пирометры теперь используются для мониторинга и управления температурой расплавленной ванны в реальном времени — это кардинальное изменение для аддитивного производства следующего поколения.

Но прежде чем двигаться дальше! Давайте разберемся: почему важен мониторинг в реальном времени:

• Управление мощностью лазера: замкнутые системы используют данные о температуре ванны расплава для динамической регулировки мощности лазера, обеспечивая постоянный тепловой ввод.
• Улучшенное качество деталей: избегая перегрева или недогрева, пирометрическая обратная связь минимизирует пористость, трещины и деформацию.
• Универсальность материалов: системы на основе пирометра лучше адаптируются к многокомпонентным или сплавным конструкциям, особенно там, где термическое поведение меняется.
• Повторяемость процесса: обеспечивает более жесткий контроль качества и прослеживаемость для аэрокосмической, автомобильной и оборонной промышленности.

Пирометры: ваши глаза на ванну расплава

Мониторинг расплавленной ванны в реальном времени и управление мощностью лазера в L-DED с использованием обратной связи пирометра

Давайте посмотрим, как это работает!

Анимированная иллюстрация выше показывает, как функционирует контур управления в реальном времени во время процесса L-DED:

• Инициализация лазерной системы: лазер запускается начальным сигналом мощности, скажем, 14 В, что приводит к выходной мощности лазера 1200 Вт.
• Процесс осаждения: лазер расплавляет материал, по мере того как он наносится слой за слоем на рабочую пластину.
• Инфракрасное излучение: по мере формирования расплавленной ванны она испускает ИК-излучение, пропорциональное ее температуре.
• Обнаружение пирометром: специальное ИК-окно или светоделитель направляет это излучение на датчик пирометра.
• Обработка сигнала: пирометр считывает излучение и отправляет сигнал в блок обработки сигнала. Затем сигнал сравнивается с заданной целевой температурой (например, 1500 °C).
• Управление на основе ПИД-регулятора: система вычисляет отклонение температуры. Контроллер ПИД обрабатывает это отклонение и генерирует скорректированный сигнал напряжения или тока (например, 10 В).
• Регулировка мощности лазера: этот сигнал изменяет выходную мощность лазера для поддержания стабильных условий расплавленной ванны — необходимых для точности размеров и металлургического качества.

Разве это не просто и не затейливо! Давайте рассмотрим некоторые преимущества?

Преимущества управления на основе пирометра

• Стабильная расплавленная ванна → Более высокое качество детали
• Меньше дефектов → Более низкая пористость, лучшее сплавление
• Точное управление → Адаптивная коррекция мощности на лету
• Прослеживаемость → Цифровые журналы температурных тенденций

Потрясающе... Но подождите, у нас тоже есть проблемы.

Проблемы управления в реальном времени

• Изменения излучательной способности — материал, отделка поверхности и окисление могут влиять на показания ИК-датчика
• Выравнивание датчика — точное нацеливание на расплавленную ванну имеет решающее значение
• Препятствие из-за брызг или паров — может блокировать путь ИК-сигнала, влияя на точность
• Тепловой шум — требует фильтрации и интеллектуального согласования сигнала

Какое БУДУЩЕЕ?

Благодаря инновациям в области многоволновых пирометров, управления на основе ИИ и интеграции цифровых двойников роль пирометров в лазерной DED расширяется от пассивного мониторинга до активного принятия решений — прокладывая путь для по-настоящему автономной 3D-печати металлом.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик пирометров в Украине: 
https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/pirometry