[发明专利]一种金属3D打印的在线检测方法、金属3D打印机及设备

说明书

本发明公开了一种金属3D打印的在线检测方法，所述在线检测方法应用于金属3D打印机，所述金属3D打印机包括金属3D打印机本体、激光能量密度调节单元、多个超声波接收单元以及检测单元，金属3D打印机本体包括铺粉单元以及打印基板，超声波接收单元矩阵布设于所述打印基板的底面，所述在线检测方法包括：通过所述铺粉单元在所述打印基板上铺设一定厚度的金属粉末层，然后通过所述激光能量密度调节单元调节激光能量烧结所述金属粉末层以形成打印层；通过所述激光能量密度调节单元调节激光能量对所述打印层进行照射以激发出超声波；通过所述多个超声波接收单元接收所述超声波，并通过所述检测单元对所述超声波的信息进行分析处理，实现缺陷的在线检测。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种金属3D打印的在线检测方法以及金属3D打印机及设备。

背景技术

金属3D打印，基于分层离散、逐层堆积的原理，以金属粉末或丝材为原料，采用激光或电子束等高能束进行冶金熔化，快速凝固逐层堆积，直接从零件数字模型一步完成金属制件的近净一体化成型制造。跟传统制造方法相比，3D打印在复杂零件制造、集成制造、个性化定制等方面具有显著优势。3D打印工艺复杂多样、制造环境恶劣、打印质量影响因素众多，导致打印过程中不可避免地出现缺陷。目前在金属3D打印领域，缺少成熟有效的在线检测方法，随着3D打印的广泛应用，研发非接触、快速高效、高精度的在线检测方法成为迫切需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种金属3D打印的在线检测方法以及金属3D打印机及设备，能够实现在金属增材制造过程中进行在线无损检测，以提高可检性及减小残次品的产生。

为实现上述目的，本发明提供一种金属3D打印的在线检测方法，所述在线检测方法应用于金属3D打印机，所述金属3D打印机包括金属3D打印机本体、激光能量密度调节单元、多个超声波接收单元以及检测单元，其中，所述金属3D打印机本体包括铺粉单元以及打印基板，所述超声波接收单元矩阵布设于所述打印基板的底面，所述在线检测方法包括：

通过所述铺粉单元在所述打印基板上铺设一定厚度的金属粉末层，然后通过所述激光能量密度调节单元调节激光能量烧结所述金属粉末层以形成打印层；

通过所述激光能量密度调节单元调节激光能量对所述打印层进行照射以激发出超声波；

通过所述多个超声波接收单元接收所述超声波，并通过所述检测单元对所述超声波的信息进行分析处理，以实现缺陷的在线检测。

优选的，所述通过激光能量密度调节单元调节激光能量对所述打印层进行照射以激发出超声波的步骤包括：

通过所述激光能量密度调节单元调节激光能量按照设定的扫描路径进行照射以激发出超声波。

优选的，所述通过检测单元对所述超声波的信息进行分析和处理，实现缺陷的在线检测的步骤包括：

根据所述扫描路径上的所述超声波的信息，确认缺陷的位置信息。

优选的，所述通过检测单元对所述超声波的信息进行分析和处理，以实现缺陷的在线检测的步骤进一步包括：

获取所述扫描路径上每一点对应的透射超声波强度，判断每一点对应的透射超声波强度是否在阈值范围内，是则判断为无缺陷点，否则判断为缺陷点，其中，所述透射超声波强度是指超声波接收单元所接收的透射波的强度，所述阈值范围至少根据打印材料和所述打印层的厚度进行确定。

优选的，所述激发出超声波的方法包括：

采用热弹机制、融蚀机制或其他机制激发出超声波。

优选的，在所述通过所述激光能量密度调节单元调节激光能量对所述打印层进行照射以激发出超声波之前，还包括：

对所述打印层进行扫粉，将未熔化的金属粉末清除。