增材制造技术前处理(蔡司专家：增材制造需要全面的检测解决方案)

虽然增材制造背后的概念为人熟知，但检测方法本身可能就知之甚少了。

卡尔蔡司工业计量有限公司的ZEISS增材制造工艺和控制部门主管、ZEISS工业质量解决方案公司的新技术和创新副总裁MarcinB.Bauza博士解释了制造业如何通过增材制造以及可能在此过程中遇到的挑战进行范式转变的。

虽然增材制造很复杂，但烹饪类比可以提供帮助。Bauza博士解释说，“想象一下，你买了最好的厨房烤箱。这并不意味着你可以做一顿美味的晚餐。你需要知道食谱以及如何去做。”

增材制造非常新颖

“增材制造如此新颖！”他说，不能从父母或祖父母那儿学习食谱，但没有人互相交谈。每个人都试图自己做饭而不交流，没有反馈，只是一遍又一遍地烹饪和尝试食谱。可是，不向别人学习，也得不到他们想要的结果。”

“理论上讲，增材制造的情况与此相同，只是实践中会略有不同。”他说。情况是这样的：制造商从同一供应商那里购买粉末。当用户使用他们自己编程的相同精确打印机打印零件时，使用特定的激光设置，他们希望结果是相同的。然而，这并非总是如此。金属可能具有不同的晶粒结构，这可能会影响机械性能。

“如果我们了解机器的内容以及流程中的内容，就可以学习和开发适当的配方。”Bauza博士说。

“今天航空航天业需要三到四年的时间才能开发出足以满足他们所需要的配方。”他说，“我们要做的是使工业能够在不同的工具、粉末和后处理之间缩短开发时间，从几年缩短到几周。”

过去，3D打印机仅用于原型。但现在我们处于下一阶段，Bauza解释说，公司必须“确保材料特性和形状精度确实是我们所希望的。”

这不是一项小任务。但是，展望其他行业可以提供一个可以期待的想法。

他说，考虑一下20世纪60年代的铸造业。最初，人们认为将铸造零件放入喷气发动机永远不会发生。这些零件被认为对于飞行来说太脆了。但今天，绝大多数喷气发动机部件都是铸造部件。这是因为多年来该行业控制了该过程并确保其非常可靠。增材制造方面的挑战是相同的。

Bauza博士说，增材制造过程中涉及的技术包括粉末分析和后处理分析，重要的是要注意过程中的所有可用信息。“通过连接此数据流，”他说，“用户能够诊断问题，并确保他们的产量是他们想要的。”而且，如果出现问题，他们会很快发现。Bauza博士提供了一个40小时构建过程的例子。如果一开始出了什么问题，你不想等39个小时才发现出了问题。

“现在业界已准备好开始讨论这个话题，”他说，“在此之前，大多数人的心态是：质量在整个过程中都很重要。一些人认为，如果过程受到控制，就没有什么可担心的了，但事实并非如此。”

如果用户能够在开始时以及在打印期间和之后收集数据，则更容易确定问题出现的方式和原因。例如，如果在特定区域发现孔隙，则可以使用该数据来发现孔隙率可能是因为它的打印方式、使用的粉末或粉末的使用方式。“如果你有足够的投入，你就能确定问题，”他说。

通过与橡树岭国家实验室的合作，蔡司致力于工业增材制造。这包括最重要的测量和检查领域。在许多情况下，增材制造依赖于一系列检查工具。例如，如果你只使用计算机断层扫描来检查零件，那你只能知道问题的一种风格，Bauza说，但是，如果您有其他数据点可供参考，您可以更好地了解问题。

通过扫描电子显微镜、X射线和计算机断层扫描，有一系列工具可以帮助增加制造获得更好的结果。Bauza博士将这种方法比作使用“谷歌地球”。缩小时，您有一个更大的有利位置，但放大时，您会看到更多细节。使用计算机断层扫描，可以看到诸如孔隙度或裂缝之类的问题。如果您想要全图，您可以将数据拼接在一起，以确定影响该过程的因素。他解释说，通过这种观点，用户可以更多地了解材料，甚至可能创造出具有更好性能的材料。

他说，与学术界一样，这个行业正在学习，就像30年前的计算机科学产业。那时候，为了编程计算机，你需要知道DOS。今天，没有编程概念的人能够完美地使用计算机。

他说，增材制造也是如此，“今天我们处于DOS级别。”随着增材制造业的不断发展，想象未来十年，二十年或三十年可能会带来什么？