ZYGO 在增材制造粉末床表征中的應(yīng)用
增材制造（3D打印）的粉末床質(zhì)量直接影響最終零件的性能。ZYGO ZeGage Pro光學(xué)輪廓儀能夠?qū)饘倩蚓酆衔锓勰┐驳谋砻孢M(jìn)行非接觸、高分辨率的三維形貌測量，為評(píng)估粉末鋪展均勻性、粒徑分布、粉末層厚及熔池區(qū)域形貌演變提供關(guān)鍵的量化數(shù)據(jù)，服務(wù)于工藝優(yōu)化與過程監(jiān)控。
在粉末床熔融（PBF）工藝中，每一層粉末的鋪展質(zhì)量是保證打印件致密度、尺寸精度和表面光潔度的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的二維圖像分析難以精確評(píng)估粉末層的三維堆積狀態(tài)。ZeGage Pro通過白光干涉技術(shù)，可以快速獲取選定區(qū)域粉末床表面的三維形貌，揭示單層粉末的微觀結(jié)構(gòu)。在粉末鋪展質(zhì)量評(píng)估方面，該系統(tǒng)可以：
測量粉末層表面粗糙度：計(jì)算鋪粉后表面的三維粗糙度參數(shù)（如Sa, Sq），量化評(píng)估鋪粉的均勻性。粗糙度過大可能意味著鋪粉不平、存在刮痕或粉末團(tuán)聚。
分析粉末粒徑與分布：通過對(duì)粉末顆粒成像并進(jìn)行三維尺寸分析，可以統(tǒng)計(jì)粉末的等效粒徑、圓形度及在床面上的分布情況。這對(duì)于驗(yàn)證所用粉末是否符合規(guī)格，以及優(yōu)化刮刀/輥?zhàn)铀俣扰c鋪粉厚度之間的關(guān)系至關(guān)重要。
檢測鋪粉缺陷：識(shí)別并定位因鋪粉機(jī)構(gòu)（刮刀、輥?zhàn)樱┠p、污染或工藝參數(shù)不當(dāng)導(dǎo)致的缺陷，如條紋、溝槽、粉末缺失區(qū)域（局部未覆蓋）或粉末堆積。三維形貌可精確測量這些缺陷的深度和空間范圍。
在工藝開發(fā)與監(jiān)控中，其應(yīng)用進(jìn)一步深入：
熔池及熱影響區(qū)形貌分析：在單道掃描或單層打印后，使用ZeGage Pro測量熔池軌跡的三維形貌，包括熔道寬度、高度、接觸角以及相鄰熔道間的搭接情況。分析熱影響區(qū)的表面起伏，關(guān)聯(lián)激光功率、掃描速度等參數(shù)，優(yōu)化能量輸入以獲取平整、連續(xù)的熔道。
層厚一致性測量：在打印過程中間斷性地測量實(shí)際粉末層厚度，與設(shè)定的鋪粉厚度進(jìn)行對(duì)比，確保工藝的穩(wěn)定性。
粉床預(yù)熱效果評(píng)估：對(duì)于需要預(yù)熱的工藝，測量預(yù)熱后粉末床的表面形貌變化，評(píng)估粉末因受熱可能發(fā)生的輕微燒結(jié)或流動(dòng)性改變。
ZYGO ZeGage Pro在此應(yīng)用中的優(yōu)勢在于其非破壞性和高分辨率。測量過程不會(huì)擾動(dòng)精密的粉末床，且能提供亞微米級(jí)的垂直分辨率，足以分辨大多數(shù)金屬粉末（通常15-60微米）形成的表面微觀起伏。其快速的測量能力允許對(duì)多個(gè)位置進(jìn)行抽樣檢測，獲得統(tǒng)計(jì)上可靠的粉末床質(zhì)量數(shù)據(jù)。通過將粉末床的微觀形貌與最終打印件的孔隙率、機(jī)械性能相關(guān)聯(lián)，可以建立從原料到成品的質(zhì)量控制鏈，推動(dòng)增材制造從“藝術(shù)"走向基于數(shù)據(jù)的“科學(xué)"。
ZYGO 在增材制造粉末床表征中的應(yīng)用
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