激光选区熔化增材制造熔池过程监控研发

需求的背景和应用场景

激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM）作为增材制造技术的一种，因其高精度、高灵活性以及能够直接制造复杂结构零件的特点，在航空航天、生物医疗、汽车制造等多个领域展现出广泛的应用前景。然而，在SLM过程中，激光熔化粉末形成熔池的过程是高度动态且复杂的，涉及高温、快速凝固等极端物理现象，这导致熔池的属性（如温度、形态）难以实时准确监测，进而影响到制造件的质量和性能。目前，缺乏有效的熔池过程监控技术，使得制造过程中容易出现缺陷（如气孔、裂纹等），增加了后续检测与修复的成本，降低了生产效率。因此，研发一种能够实时监测激光选区熔化增材制造过程中熔池属性的技术，对于提高制造件的质量稳定性、降低生产成本、提升生产效率具有重要意义。

要解决的关键技术问题

1. 熔池温度实时监测：研发高精度的非接触式测温技术，如红外热成像或光纤测温等，以实现熔池温度的实时、准确测量，为熔池状态分析提供关键数据。
2. 熔池形态动态捕捉：利用高速摄像技术或机器视觉算法，实现对熔池形态（如宽度、深度、形状）的动态捕捉与分析，以评估熔化过程的稳定性和均匀性。
3. 缺陷预测模型构建：基于熔池温度和形态数据，结合机器学习或深度学习算法，建立缺陷预测模型，实现对熔池中可能产生的气孔、裂纹等缺陷的早期预测与预警。
4. 系统集成与数据处理：设计高效的数据采集、传输与处理系统，将上述监测技术集成到SLM设备中，实现数据的实时采集、分析与反馈，为工艺优化提供决策支持。

效果要求

• 提高制造质量：通过实时监测熔池属性并预测缺陷，及时调整工艺参数，显著减少制造件中的缺陷率，提高产品质量。
• 提升生产效率：减少因缺陷导致的返工和报废，缩短生产周期，提高整体生产效率。
• 增强创新能力：该技术需求的研发将推动激光选区熔化增材制造技术的创新，为行业提供新的技术解决方案，增强企业的技术竞争力和市场地位。
• 降低生产成本：通过优化工艺参数和减少缺陷，降低原材料消耗和后续处理成本，实现整体生产成本的降低。
• 技术转化与合作：期望通过技术转让或合作开发的方式，与具备相关技术研发能力的机构或企业合作，共同推进该技术的研发与应用，促进激光制造行业的技术进步与发展。