[发明专利]一种应用OCT技术的增材制造方法

说明书

本发明提供了一种应用OCT技术的增材制造方法。本发明提供的方法能够在SLM打印过程中应用OCT技术对初始铺设的粉末高度及打印过程中的零件高度进行精确测量，从而实现精确测量和控制厚度差的功能，能够及时发现问题，杜绝了增材制造过程中因为细微厚度差随着熔化层数的增加形成的累积误差，广泛适用于以工程塑料、陶瓷、金属等以激光作为热源的材料的增材制造中，能够降低产品报废率，提高生产效率，降低成本，对于控制工艺稳定性有显著效果。

技术领域

本发明设计一种3D打印(增材制造)方法，具体是一种应用OCT技术实现增材制造的方法。

背景技术

SLM:Selective laser melting(选择性激光熔融),是工程塑料、陶瓷、金属材料等以激光作为热源的增材制造中的一种主要技术途径。该技术选用激光作为能量源，按照三维切片模型中规划好的路径在粉末床层进行逐层扫描，扫描过的粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的零件。SLM技术克服了传统技术制造具有复杂形状的零件带来的困扰。它能直接成型出近乎全致密且力学性能良好的零件。SLM打印过程中的铺粉高度和厚度往往决定了增材过程中的材料强度和质量，然而由于SLM过程周期长，成本高，过程中难免出现细微的厚度差，这些细微厚度差随着熔化层数的增加形成累积误差，影响了成品材料的强度的质量，因此，打印过程厚度差的控制对于SLM打印得到的增材的材料强度和质量至关重要。

然而，现有技术中仍没有成熟的、可以控制打印过程中铺粉厚度差的有效方法。现有技术主要依托于粉仓每次下降所设定的铺粉厚度，再由毛刷刮刀或者硬质合金刮刀将新一层粉末铺于表面。整个过程完全依赖机械结构的精度，但是毛刷刮刀和硬质合金刮刀在反复使用过程中会出现磨损甚至是撞刀的情况发生，从而在铺粉过程中，会有区域出现铺粉厚度异常，这是无法被现有技术检测到的，粉末厚度异常会直接影响材料的力学和金相特性，造成产品缺陷，甚至报废。

发明内容

本发明提供了一种能够在SLM打印过程中应用光学相干断层扫描OCT(opticalcoherence tomography)技术精确控制铺粉厚度差的增材制造方法，旨在解决上述问题，降低产品报废率，提高生产效率，降低成本。本发明通过应用OCT技术对初始铺设的粉末厚度及打印过程中的层厚度进行精确测量，从而实现精确控制厚度差的增材制造方法。在打印过程中利用OCT技术可以实现对粉末高度以及零件高度的检测，可以及时发现问题，有助于降低产品报废率，提高生产效率，降低成本。所以利用OCT技术检测这两种高度对于控制工艺稳定性有很大的帮助。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种应用OCT技术的增材制造方法，包括以下步骤：

步骤1：在基材的待打印位置上布置待打印粉末。根据粉末的材料以及颗粒的粒径，选择在基材待打印位置铺设的层厚。增材制造行业对于常用的材料、不同颗粒的粒径，均有现有的、成熟的经验参数，现有技术中将所述的经验参数存储至设备数据库中，当应用于具体的打印任务时，只需在设备数据库中选择相应的工艺参数即可，一般层厚为粉末颗粒直径的两到三倍。现有技术中比较常用的粉末铺粉方法为：利用毛刷刮刀或者硬质合金刮刀实现粉末排满基材表面且致密；

步骤2：利用OCT光束对待打印位置的步骤1中的粉末的高度进行单点或连续测量，得到粉末高度数据，并将得到的所述粉末高度数据与预设阈值进行比较：当如所述的粉末高度数据超过预设阈值，如超出阈值，则返回步骤1调整铺粉厚度；直到粉末高度在预设阈值之内，则进入步骤3；所述的预设阈值通常根据已有实验结果，即在满足特定产品力学，金相等要求特性下，粉末厚度变化不得超过铺粉厚的特定百分比。