蔡司專家：增材製造需要全面的檢測解決方案

雖然增材製造背後的概念為人熟知，但檢測方法本身可能就知之甚少了。

卡爾蔡司工業計量有限公司的ZEISS增材製造工藝和控制部門主管、ZEISS工業質量解決方案公司的新技術和創新副總裁Marcin B. Bauza博士解釋了製造業如何通過增材製造以及可能在此過程中遇到的挑戰進行範式轉變的。

雖然增材製造很複雜，但烹飪類比可以提供幫助。Bauza博士解釋說，「想像一下，你買了最好的廚房烤箱。這並不意味著你可以做一頓美味的晚餐。你需要知道食譜以及如何去做。」

增材製造非常新穎

「增材製造如此新穎！」他說，不能從父母或祖父母那兒學習食譜，但沒有人互相交談。每個人都試圖自己做飯而不交流，沒有反饋，只是一遍又一遍地烹飪和嘗試食譜。可是，不向別人學習，也得不到他們想要的結果。」

「理論上講，增材製造的情況與此相同，只是實踐中會略有不同。」他說。情況是這樣的：製造商從同一供應商那裡購買粉末。當用戶使用他們自己編程的相同精確印表機列印零件時，使用特定的激光設置，他們希望結果是相同的。然而，這並非總是如此。金屬可能具有不同的晶粒結構，這可能會影響機械性能。

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「如果我們了解機器的內容以及流程中的內容，就可以學習和開發適當的配方。」Bauza博士說。

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「今天航空航天業需要三到四年的時間才能開發出足以滿足他們所需要的配方。」他說， 「我們要做的是使工業能夠在不同的工具、粉末和後處理之間縮短開發時間，從幾年縮短到幾周。」

過去，3D印表機僅用於原型。但現在我們處於下一階段，Bauza解釋說，公司必須「確保材料特性和形狀精度確實是我們所希望的。」

這不是一項小任務。但是，展望其他行業可以提供一個可以期待的想法。

他說，考慮一下20世紀60年代的鑄造業。最初，人們認為將鑄造零件放入噴氣發動機永遠不會發生。這些零件被認為對於飛行來說太脆了。但今天，絕大多數噴氣發動機部件都是鑄造部件。這是因為多年來該行業控制了該過程並確保其非常可靠。增材製造方面的挑戰是相同的。

Bauza博士說，增材製造過程中涉及的技術包括粉末分析和後處理分析，重要的是要注意過程中的所有可用信息。「通過連接此數據流，」他說，「用戶能夠診斷問題，並確保他們的產量是他們想要的。」而且，如果出現問題，他們會很快發現。Bauza博士提供了一個40小時構建過程的例子。如果一開始出了什麼問題，你不想等39個小時才發現出了問題。

「現在業界已準備好開始討論這個話題，」他說，「在此之前，大多數人的心態是：質量在整個過程中都很重要。一些人認為，如果過程受到控制，就沒有什麼可擔心的了，但事實並非如此。」

如果用戶能夠在開始時以及在列印期間和之後收集數據，則更容易確定問題出現的方式和原因。例如，如果在特定區域發現孔隙，則可以使用該數據來發現孔隙率可能是因為它的列印方式、使用的粉末或粉末的使用方式。「如果你有足夠的投入，你就能確定問題，」他說。

通過與橡樹嶺國家實驗室的合作，蔡司致力於工業增材製造。這包括最重要的測量和檢查領域。在許多情況下，增材製造依賴於一系列檢查工具。例如，如果你只使用計算機斷層掃描來檢查零件，那你只能知道問題的一種風格，Bauza說，但是，如果您有其他數據點可供參考，您可以更好地了解問題。

通過掃描電子顯微鏡、X射線和計算機斷層掃描，有一系列工具可以幫助增加製造獲得更好的結果。Bauza博士將這種方法比作使用「谷歌地球」。縮小時，您有一個更大的有利位置，但放大時，您會看到更多細節。使用計算機斷層掃描，可以看到諸如孔隙度或裂縫之類的問題。如果您想要全圖，您可以將數據拼接在一起，以確定影響該過程的因素。他解釋說，通過這種觀點，用戶可以更多地了解材料，甚至可能創造出具有更好性能的材料。

他說，與學術界一樣，這個行業正在學習，就像30年前的計算機科學產業。那時候，為了編程計算機，你需要知道DOS。今天，沒有編程概念的人能夠完美地使用計算機。

他說，增材製造也是如此，「今天我們處於DOS級別。」隨著增材製造業的不斷發展，想像未來十年，二十年或三十年可能會帶來什麼？

來源：3D列印商情

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