[发明专利]一种增材制造中的气氛检测装置及方法

说明书

本发明属于增材制造技术领域，公开了一种增材制造中的气氛检测装置及方法。装置包括质谱仪检测单元、相机检测单元；方法中首次利用质谱仪检测单元对定向能量沉积打印区域的气氛变化进行在线检测，同时利用相机检测单元对打印过程中溅射的数目及分布进行在线检测。本发明解决现有技术中无法对增材制造过程中的气氛进行有效检测的问题，本发明实现了对增材制造过程的气氛检测。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，更具体地，涉及一种增材制造中的气氛检测装置及方法。

背景技术

增材制造被视为未来产业发展的新增长点，增材制造技术得到了质的飞跃式发展，但还未形成大规模的工业化应用。在制造过程中成型件的性能和制造精度都会有一定量的不达标，当前SLM(Selective Laser Melting，选区激光熔化)产品的成品率大概为70％，较低的成品率严重影响了增材制造大规模工业化应用的进程。其主要原因是加工过程中的工艺可重复性和质量的可靠性问题还没有一种实质可靠的解决方案，亟需实时检测装置或设备对增材制造过程的监测，并进行反馈处理，从而对加工过程进行针对性的调控来实时优化整个加工过程，提高构件最终成品率及质量精度。

发明内容

本发明通过提供一种增材制造中的气氛检测装置及方法，解决现有技术中无法对增材制造过程中的气氛进行有效检测的问题。

本发明提供一种增材制造中的气氛检测装置，包括：质谱仪检测单元、相机检测单元；

所述质谱仪检测单元用于对定向能量沉积打印区域的气氛变化进行在线检测；

所述相机检测单元用于对打印过程中溅射的数目及分布进行在线检测。

优选的，所述质谱仪检测单元包括：飞行时间质谱仪、探头、毛细管、质谱仪处理器；

所述质谱仪处理器与所述飞行时间质谱仪连接，所述飞行时间质谱仪的进样系统与所述探头连接，所述毛细管固定在所述探头上；

所述毛细管用于抽取获得打印区域的气氛；

所述探头用于将所述毛细管抽取获得的气氛导入所述飞行时间质谱仪；

所述飞行时间质谱仪用于进行气氛分析，得到气氛分析结果；

所述质谱仪处理器用于对所述气氛分析结果进行显示。

优选的，所述相机检测单元包括：相机、相机开关、相机处理器；

所述相机分别与所述相机开关、所述相机处理器连接；

所述相机用于采集打印过程中的溅射图像；

所述相机开关用于远程控制所述相机的拍摄开关；

所述相机处理器用于对所述溅射图像进行显示。

优选的，所述相机包括多个分立的高速工业相机，多个所述高速工业相机分别安装在靠近工作台的不同区域位置，多个所述高速工业相机用于从不同角度获取溅射图像。

优选的，所述飞行时间质谱仪选用电子轰击离子源飞行时间质谱仪EI-TOFMS0610。

优选的，所述相机选用MEMRECAM ACS-1。

优选的，所述增材制造中的气氛检测装置还包括：加工台单元；所述工作台单元包括：工作台、基板；所述基板位于所述工作台上，所述基板用于放置待加工的工件；

所述质谱仪检测单元、所述相机检测单元均设置在靠近所述加工台单元的区域范围内。

优选的，所述增材制造中的气氛检测装置还包括：激光加工单元、保护气体供给单元；所述保护气体供给单元与所述激光加工单元连通；