Моніторинг та управління в реальному часі в лазерному DED з використанням пірометрів

Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest(R) з номенклатурою пірометрів (ІК термометрів), а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цього Розділу

У сучасному лазерному спрямованому енергетичному осадженні (L-DED) постійний температурний контроль є життєво важливим для високоякісних зборок. Традиційні системи з відкритим контуром не можуть адаптуватися до змін у реальному часі, що призводить до дефектів та неефективності.

Щоб вирішити цю проблему, безконтактні пірометри тепер використовуються для моніторингу та керування температурою розплавленої ванни у реальному часі – це кардинальна зміна для адитивного виробництва наступного покоління.

Але перш ніж рухатися далі! Давайте розберемося: чому важливий моніторинг у реальному часі:

• Управління потужністю лазера: замкнуті системи використовують дані про температуру ванни розплаву для динамічного регулювання потужності лазера, забезпечуючи постійне теплове введення.
• Поліпшена якість деталей: уникаючи перегріву або недогріву, пірометричний зворотний зв'язок мінімізує пористість, тріщини та деформацію.
• Універсальність матеріалів: системи на основі пірометра краще адаптуються до багатокомпонентних або сплавних конструкцій, особливо там, де змінюється термічна поведінка.
• Повторюваність процесу: забезпечує більш жорсткий контроль якості та простежуваність для аерокосмічної, автомобільної та оборонної промисловості.

Пірометри: ваші очі на ванну розплаву

Моніторинг розплавленої ванни в реальному часі та керування потужністю лазера в L-DED з використанням зворотного зв'язку пірометра

Погляньмо, як це працює!

Анімована ілюстрація вище показує, як функціонує контур керування реального часу під час процесу L-DED:

• Ініціалізація лазерної системи: лазер запускається початковим сигналом потужності, скажімо, 14, що призводить до вихідної потужності лазера 1200 Вт.
• Процес осадження: лазер розплавляє матеріал у міру того, як він наноситься шар за шаром на робочу пластину.
• Інфрачервоне випромінювання: у міру формування розплавленої ванни вона випромінює ІЧ-випромінювання, пропорційне її температурі.
• Виявлення пірометром: спеціальне інфрачервоне вікно або світлодільник направляє це випромінювання на датчик пірометра.
• Обробка сигналу: пірометр зчитує випромінювання та відправляє сигнал у блок обробки сигналу. Потім сигнал порівнюється із заданою цільовою температурою (наприклад, 1500 °C).
• Управління на основі ПІД-регулятора: система обчислює відхилення температури. Контролер ПІД обробляє це відхилення та генерує скоригований сигнал напруги або струму (наприклад, 10 В).
• Регулювання потужності лазера: цей сигнал змінює вихідну потужність лазера для підтримки стабільних умов розплавленої ванни, необхідних для точності розмірів та металургійної якості.

Хіба це не просто і не вигадливо! Давайте розглянемо деякі переваги?

Переваги керування на основі пірометра

• Стабільна розплавлена ​​ванна → Висока якість деталі
• Менше дефектів → Нижча пористість, краще сплавлення
• Точне управління → Адаптивна корекція потужності на льоту
• Простежуваність → Цифрові журнали температурних тенденцій

Приголомшливо... Але зачекайте, ми теж маємо проблеми.

Проблеми управління у реальному часі

• Зміни випромінювальної здатності - матеріал, обробка поверхні та окислення можуть впливати на показання ІЧ-датчика
• Вирівнювання датчика - точне націлювання на розплавлену ванну має вирішальне значення
• Перешкода через бризки або пари - може блокувати шлях ІЧ-сигналу, впливаючи на точність
• Тепловий шум - вимагає фільтрації та інтелектуального узгодження сигналу

Яке МАЙБУТНЄ?

Завдяки інноваціям у галузі багатохвильових пірометрів, управління на основі ІІ та інтеграції цифрових двійників роль пірометрів у лазерній DED розширюється від пасивного моніторингу до активного прийняття рішень – прокладаючи шлях для по-справжньому автономного 3D-друку металом.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник пірометрів в Україні: https://gtest.com.ua/uk/vimiryuvalni-priladi/pirometri