[發明專利]增材制造工藝中原位與實時質量控制的方法和裝置

有效

• 申請號: 201780044580.6
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN109477737B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: K·瓦斯默;S·舍夫奇克;F·瓦基利法拉哈尼;G·維奧拉基斯;S·沃謝
• 申請（專利權）人: 聯邦材料測試與開發研究所
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;B22F3/105;B33Y30/00;G01N29/12
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 石海霞;金鵬

1.具有至少一個光纖傳感器(50)的傳感器讀出系統(5)的使用方法，所述至少一個光纖傳感器(50)通過至少一個信號線(51)連接到處理單元(52)，傳感器讀出系統(5)作為增材制造裝置的一部分，用于正進行的離子和電子束、微波或激光增材制造工藝的原位和實時質量控制，其中，通過具有布拉格光柵、光纖干涉儀或法布里-珀羅結構(500)的光纖形式的至少一個光纖傳感器(50)測量聲發射，接著是信號傳輸以及處理單元(52)中的測量的信號的分析、由于燒結或熔化質量與測量的聲發射信號之間的相關性進行的增材制造工藝質量的評估，隨后是通過反饋回路(53)實時進行的增材制造裝置的離子和電子束、微波或激光電子裝置(1)的增材制造參數的適應，作為在處理單元(52)中用算法框架解譯之后的測量的聲發射信號的結果，其中，所述至少一個光纖傳感器(50)在離子和電子束、微波或激光源(2)與離子和電子束、微波或激光照射聚焦光斑(30)之間、在工藝軸(L)旁邊與樣本和所述離子和電子束、微波或激光源(2)分開布置，并且所述至少一個光纖傳感器(50)的光纖軸(f)相對于工藝軸(L)分別以0°至90°范圍內的角度(θ)傾斜。

2.離子和電子束、微波或激光燒結或熔化裝置中的增材制造工藝的原位和實時質量控制方法，在正進行的增材制造工藝期間用可控的離子和電子束、微波或激光參數，使用由離子和電子束、微波或激光電子裝置(1)控制的離子和電子束、微波或激光源(2)以及離子和電子束、微波或激光聚焦裝置(3)將離子和電子束、微波或激光束以離子和電子束、微波或激光照射聚焦光斑(30)聚焦在燒結或熔化體(4)的工藝表面上，

其特征在于步驟：

-通過使用具有布拉格光柵、光纖干涉儀或法布里-珀羅結構(500)的光纖形式的至少一個光纖傳感器(50)實時檢測通過工藝區發射并由燒結或熔化脈沖引起的聲波，其中，所述至少一個光纖傳感器(50)在離子和電子束、微波或激光源(2)與離子和電子束、微波或激光照射聚焦光斑(30)之間、在工藝軸(L)旁邊與樣本和所述離子和電子束、微波或激光源(2)分開布置，并且所述至少一個光纖傳感器(50)的光纖軸(f)相對于工藝軸(L)分別以0°至90°范圍內的角度(θ)傾斜，

-通過至少一條信號線(51)將測量的傳感器信號傳輸到處理單元(52)，

-通過算法框架在處理單元(52)中數字化測量的傳感器信號，然后分析數字化的傳感器信號，所述算法框架提供測量的聲發射特征的提取和分類，用于燒結或熔化工藝的質量控制，

-確定改進的未來增材制造參數，然后

-通過反饋回路(53)將改進的增材制造參數從處理單元(52)傳輸到離子和電子束、微波或激光電子裝置(1)，以便在即將進行的離子和電子束、微波或激光燒結或熔化步驟中應用改進的增材制造參數。

3.根據權利要求2所述的離子和電子束、微波或激光燒結或熔化裝置中的增材制造工藝的原位和實時質量控制方法，其中，作為算法框架的一部分，通過作為提取技術的小波包分解WPD來完成聲發射與增材制造質量的關聯。

4.根據權利要求3所述的離子和電子束、微波或激光燒結或熔化裝置中的增材制造工藝的原位和實時質量控制方法，其中，作為算法框架的一部分，對于選擇主要節點，在處理單元(52)中使用主成分分析PCA。

5.根據權利要求2至4之一所述的離子和電子束、微波或激光燒結或熔化裝置中的增材制造工藝的原位和實時質量控制方法，其中，作為處理單元(52)中算法框架的一部分，使用標準傅里葉變換從測量的傳感器信號提取重要的特征。

6.根據權利要求2至4之一所述的離子和電子束、微波或激光燒結或熔化裝置中的增材制造工藝的原位和實時質量控制方法，其中，作為處理單元(52)中算法框架的一部分，使用神經網絡從測量的傳感器信號提取重要的特征，用于特征提取和分類。

7.根據權利要求2至4之一所述的離子和電子束、微波或激光燒結或熔化裝置中的增材制造工藝的原位和實時質量控制方法，其中，使用對稱地圍繞工藝軸(L)的多個光纖傳感器(50)測量聲發射，同時所有光纖傳感器(50)的光纖軸(f)相對于工藝軸(L)分別以相等的角度(θ)傾斜。