激光增材制造也被成為激光3D打印,其中的激光器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,因?yàn)樗鼈兛梢詫⒋罅康哪芰考性诟鞣N材料粉末上,將粒子融入三維部件。激光增材過程基于逐層累積結(jié)構(gòu),其中每一層被選擇性地彼此頂部熔合,直到所述部件成為成品。
激光增材設(shè)備LAM關(guān)鍵的參數(shù)就是加工區(qū)域的激光光束質(zhì)量(M2),也就是激光與材料粉末相互作用的微小區(qū)域內(nèi)的激光輪廓。如今,大多數(shù)激光增材三維打印設(shè)備的激光器是基于光纖光學(xué)高功率技術(shù)與光學(xué)掃描頭的結(jié)合,工程師們需要測(cè)量的就是工作面上激光加工位置的光束質(zhì)量和M2數(shù)值,具體包含光斑大小,能量分布,發(fā)散角,功率等。LAM-BA激光增材光束質(zhì)量分析儀就能夠精確測(cè)量出這些參數(shù),使用簡(jiǎn)便,能直接測(cè)量大功率聚焦光斑,穩(wěn)定可靠,其也被成為L(zhǎng)AM激光輪廓儀或3D打印M2儀。
以色列DUMA公司新開發(fā)的LAM-BA激光增材過程監(jiān)控光束分析儀,能夠監(jiān)控工作面加工位置的光束質(zhì)量的變化,加工位置的激光光束質(zhì)量的穩(wěn)定性也是衡量工藝重復(fù)性和穩(wěn)定性關(guān)鍵的參數(shù),因此工程師可以根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果優(yōu)化工藝參數(shù),評(píng)估激光器的好壞,分析加工缺陷原因。LAM-BA激光輪廓儀,能測(cè)量波長(zhǎng)350~1100nm的激光,光束直徑覆蓋35um~8mm,大可承受功率4kW,是一個(gè)非常好用的激光增材測(cè)量?jī)x器。
LAM-BA激光增材過程監(jiān)控光束分析儀產(chǎn)品規(guī)格:
傳感器類型 | 硅(Si) - 刀口技術(shù)(Knife-edge technology) |
光譜范圍 | Si:350-1100nm。 咨詢我們了解其他波長(zhǎng) |
刀片數(shù)量 | 7個(gè)刀片,圖像層析成像重建 |
光束尺寸范圍 | 35微米至8毫米 |
光束寬度分辨率 | For beams > 100 μm in size: 1 μm. For beams <100 μm in size: 0.1 μm |
光束寬度精度 | ±2% |
功率范圍 | 高達(dá)4 kW(帶過濾器和加壓空氣冷卻,可能會(huì)有一些限制) |
功率準(zhǔn)確度 | ±5% |
位置準(zhǔn)確性 | ±15 μm |
位置解析 | 1 μm |
測(cè)量率 | 5 Hz |
重量 | 傳感器頭帶電纜~1500克。 |
PC接口 | USB 2.0(PCI可選) |
可選配件: | ND光學(xué)濾光片 |
激光增材光束質(zhì)量分析儀測(cè)量的參數(shù)
影響激光增材機(jī)器性能的重要參數(shù)是:焦點(diǎn)光斑的寬度和位置,焦點(diǎn)偏移,質(zhì)心位置,功率和激光動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量。Duma提供的LAM-BA激光增材光束質(zhì)量分析儀,可以使用刀口和相機(jī)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)時(shí)執(zhí)行這些測(cè)量。 此外,為了確保精確測(cè)量,儀器具有特殊的光束路徑設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)根據(jù)其熔合表面處的光束位置進(jìn)行校準(zhǔn)。為了使系統(tǒng)適應(yīng)狹小的空間,系統(tǒng)尺寸小,并且可以作為L(zhǎng)AM激光增材設(shè)備的一部分集成。
LAM-BA激光增材光束質(zhì)量分析儀的設(shè)計(jì)確保了其能夠精確定位到參考孔(激光與材料粉末作用的位置),打在輸入孔上的激光光束將精確地聚焦在儀器所在的表面上。激光束在三軸-XY 和 Z軸上的位置將實(shí)時(shí)顯示相對(duì)于參考孔的位置。為了完成所需的測(cè)量參數(shù),LAM激光輪廓儀將在同一位置測(cè)量束剖面圖,以產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的全面測(cè)試診斷。
圖2顯示了專注于頂部平面的聚焦光束。為了保證激光光束性能的質(zhì)量,我們將測(cè)量激光光束的特性如下: 功率、位置和輪廓(M平方,光束質(zhì)量)。為此,儀器將準(zhǔn)確定位在感興趣的位置 - 儀器底部的參考孔便于操作,該參考孔準(zhǔn)確地代表儀器的測(cè)量點(diǎn)。
圖3顯示了安裝在參考孔上的LAM-BA激光輪廓儀,儀器會(huì)執(zhí)行必要的測(cè)量。光線軌跡設(shè)計(jì)使得入射光束被采樣,其位置正好在工作面的入射點(diǎn)處。
掃描刀口技術(shù)
DUMA公司的LAM-BA激光增材光束質(zhì)量分析儀采用刀口法進(jìn)行測(cè)量,可以測(cè)量幾微米到十幾毫米的光束直徑。刀口剖面的孔徑足夠大,可以通過整個(gè)橫梁??讖接幸粋€(gè)鋒利的直邊(刀刃)。 當(dāng)光圈穿過光束時(shí),系統(tǒng)測(cè)量光束中沒有被刀片擋住的部分(見圖4) ,并繪制差別(強(qiáng)度變化率)和光圈的功率位置。 當(dāng)?shù)度写┻^光束時(shí),系統(tǒng)大約計(jì)算每次掃描1.2萬次光束的光束大小和一個(gè)復(fù)雜的電子電路樣本,并進(jìn)一步處理,使每個(gè)光束剖面產(chǎn)生超過1000個(gè)有用點(diǎn),而不管光束大小。即使對(duì)非常小的微米級(jí)光束也能以較低的分辨率取樣。這種自動(dòng)縮放程序提供了獨(dú)立于光束尺寸的高精度。與狹縫或針孔掃描相比,這是有利的: 光束強(qiáng)度不受限于針孔或狹縫的大小; 分辨率不受孔徑大小的限制,允許測(cè)量幾微米直徑的光束。此外,DUMA的LAM系列3D打印M2儀還提供了精確的功率測(cè)量,一種特殊的針形量規(guī)將以每秒五次的實(shí)時(shí)速度顯示功率(參見圖5)
刀口掃描技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是其寬動(dòng)態(tài)范圍的光束從小于3微米到15毫米。利用特殊的敏感探測(cè)器,它可以測(cè)量2.8微米波長(zhǎng)的光束。 DUMA公司發(fā)明了從不同導(dǎo)向的多個(gè)掃描刀的邊緣產(chǎn)生的輪廓,重建為圖像使用層析技術(shù),還申請(qǐng)了專門的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。
光束采樣技術(shù)
Duma Optronics的大功率激光器光束采樣器是從大功率系統(tǒng)在線采集光束的 LAM激光增材光束質(zhì)量分析儀的重要組成部分。采樣光束檢測(cè)使用刀口技術(shù),產(chǎn)生一個(gè)高度準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。目前,LAM-BA大測(cè)量功率能夠達(dá)到8千瓦。LAM-BA激光增材光束質(zhì)量分析儀還進(jìn)行了精巧的冷卻設(shè)計(jì),一個(gè)加壓的空氣或氮管被連接到一個(gè)噴嘴上,主動(dòng)冷卻激光束通過的*個(gè)表面。DUMA的光束采樣器是一種全保真的、保持光束偏振的采樣器。 壓縮空氣被用來冷卻系統(tǒng),同時(shí)防止透鏡受熱,使光學(xué)不受塵埃和粒子的影響。該系統(tǒng)能夠以每秒五個(gè)讀數(shù)的速度測(cè)量功率和光束大小,比通過測(cè)量激光束引起的水溫差來工作的水冷功率表快很多。該測(cè)量系統(tǒng)可用于深紫外線或高達(dá)2.7微米的功率系統(tǒng)的微小變化。
后總結(jié)一下LAM-BA激光輪廓儀,M2儀的優(yōu)點(diǎn):
-行業(yè)*的刀口法測(cè)量技術(shù),*的斷層圖像重建算法
-配合高功率采樣器,大測(cè)量功率4kW,只需空氣冷卻
-高速實(shí)時(shí)測(cè)量,1秒5次(可進(jìn)行用戶校準(zhǔn))
-準(zhǔn)確測(cè)量激光M2,光斑能量分布,輪廓,位置和功率
-光束直徑范圍廣,小于35微米到8毫米
-非常緊湊,專為滿足LAM行業(yè)的需求而設(shè)計(jì)