3 мин. чтения
7/22/2023 11:13:05 AM

Аддитивное производство - метод измерения температуры ванны расплава с использованием одной коммерческой цветной камеры

Featured Image 1 Камера, установленная на оборудовании для плавления в лазерном порошковом слое, позволяет измерять температуру в бассейне расплава. Предоставлено: Университет Карнеги-Меллона, Инженерный колледж

Новое исследование, опубликованное в журнале Additive Manufacturing, представляет экспериментальный метод измерения температуры бассейна расплава с использованием одной коммерческой цветной камеры. Точные измерения температуры ванны расплава могут использоваться для прогнозирования и выявления признаков дефектов, таких как шпоночные отверстия, которые могут привести к растрескиванию и пористости, что может привести к появлению неподходящих деталей.

«Эти методы измерения поля температуры бассейна расплава и сами измерения совершенно уникальны», — сказал Джек Бойт, профессор машиностроения.

«Наша методология может быть применена к любой цветной камере для мониторинга и лучшего понимания ванн расплава, которые дают высококачественные детали для широкого спектра процессов аддитивного производства», — добавил Джон Мален, профессор машиностроения.

Чтобы воспринимать видимые цвета, команда использовала коммерческую цветную камеру, которая имеет встроенный фильтр Байера на датчике с двумя зелеными пиксельными фильтрами для каждого красного и синего пиксельного фильтра. Поскольку каждый пиксель воспринимает свет только от одного цвета, команда получает уникальные измерения для каждого пикселя. Используя технику, называемую демозаикой, команда реконструирует полноцветное изображение и измеряет соотношение между каждым из его цветов для расчета температуры.

Этот новый ратиометрический подход позволяет избежать осложнений, связанных со свойствами поверхности и факторами зрения, которые бросают вызов применению традиционной ИК-визуализации в процессах аддитивного производства.

«Без анализа температуры этих жидких металлов интересны, но напрямую не объясняют физику в бассейне расплава», — объяснил Алекс Майерс, кандидат наук, соратник Малена и Бойта. «Мы определили неизвестные параметры в вычислительной модели гидродинамики, используя экспериментальные результаты, чтобы рассказать нам больше о том, что происходит на микроуровне бассейна расплава».

Пиковые температуры в бассейне расплава помогают исследователям понять испарение материала во время производства, в то время как градиент к хвосту бассейна расплава помогает им понять микроструктуру конечной детали. Понимание физики в бассейне расплава имеет решающее значение для обеспечения качества деталей, потому что, если слишком много материала испаряется или ванна расплава становится нестабильной, производители могут получить совершенно другие свойства материала и дефекты, которые сделают деталь непригодной для использования.

Вместе с документом доступны дополнительные материалы, позволяющие исследователям в любой компании или университете воссоздать эту систему на своих собственных машинах.

Двигаясь вперед, исследователи из Карнеги-Меллона планируют использовать эту технику для понимания различных процессов, таких как аддитивное производство проволочной дуги и направленное энергетическое осаждение.

«Эти измерения и аналогичное моделирование открывают дверь к более полному и фундаментальному пониманию того, как параметры процесса влияют на физику бассейна расплава, что является центральным вопросом в разработке процессов аддитивного производства», — сказал Бойт.

Подробнее: Alexander J. Myers et al, High-resolution melt pool thermal imaging for metals additive manufacturing using the two-color method with a color camera, Additive Manufacturing (2023). DOI: 10.1016/j.addma.2023.103663 🔗

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

Ученые разработали новую методику повышения качества 3D-печати

7/29/2023 · 3 мин. чтения

Ученые разработали новую методику повышения качества 3D-печати

Самоскладывающиеся листы оригами создают 3D-фигуры быстро, дешево и эффективно

7/26/2023 · 3 мин. чтения

Самоскладывающиеся листы оригами создают 3D-фигуры быстро, дешево и эффективно