一款基于3D打印工藝預測、性能數(shù)據(jù)庫和全動態(tài)工藝自適應調整的黑科技軟件

來源：3D打印技術參考

屬SLM工藝調試會花費大量時間、材料和金錢，在當下我們已經(jīng)比較熟知的Ti6Al4V、AlSi10Mg、316L不銹鋼等材料成熟打印工藝背后，是SLM設備商不斷調試優(yōu)化的結果，這些投入可能是數(shù)百公斤材料也可能是幾十萬人民幣。等到設備成熟穩(wěn)定之后，新材料的開發(fā)仍舊要花費工藝人員大量時間和精力。而這款OPTOMET軟件，似乎在將材料的調試和性能優(yōu)化變得簡單。除此之外，我們之前所聽到的材料性能數(shù)據(jù)庫以及工藝參數(shù)的自適應在線調整方案，今天也成為了現(xiàn)實。

工藝參數(shù)優(yōu)化與性能數(shù)據(jù)庫智能軟件
OPTOMET是由DMG MORI聯(lián)合INTECH合作開發(fā)出的粉末床熔融工藝參數(shù)優(yōu)化軟件，INTECH是印度3D打印領域領先的軟件解決方案提供商，對增材制造領域的人工智能深有研究。OPTOMET采用自調節(jié)和自學習算法，可在數(shù)分鐘內計算出SLM工藝所需的全部參數(shù)，而無需工藝人員進行繁瑣的優(yōu)化測試。這款軟件的性能數(shù)據(jù)庫功能同樣驚人，它匯集了多所大學數(shù)年時間的研究成果。



1.工藝參數(shù)自動優(yōu)化功能
正如我們所看到的，用戶在拿到一款新材料之后，只需要輸入材料的組成元素、相應含量以及粉末粒度，軟件即可自動匹配這款材料相應的工藝參數(shù)。

在內置元素周期表中選擇材料組成元素并輸入含量

工藝的確定首先需要確定分層厚度，軟件可自動輸出最佳的工藝參數(shù)，并給出相應的性能數(shù)據(jù)，如打印件的硬度、孔隙率以及拉伸強度等。

只要輸入層厚，即可計算出一組工藝參數(shù)

在假定與實際測試數(shù)據(jù)不會相差太大的情況下，工藝參數(shù)的自動匹配和優(yōu)化功能可以大大簡化參數(shù)的選擇范圍，工藝人員僅需要有限的實驗次數(shù)即可得到理想的數(shù)據(jù)。

是否使用OPTOMET進行工藝優(yōu)化的制件表面粗糙度對比

與此同時，OPTOMET對于粉末因不斷循環(huán)使用而造成的工藝不再匹配也具有指導功能，其內置的粉末特性數(shù)據(jù)也可基于使用次數(shù)優(yōu)化工藝組合，提高粉末的利用率。

可針對粉末循環(huán)使用造成的質量下降匹配新工藝

2.參數(shù)修改與性能預測功能
對于3D打印而言，一種材料可以匹配多種工藝組合。同樣的，OPTOMET提供了參數(shù)間的匹配功能，修改一個參數(shù)，其他參數(shù)都會隨之發(fā)生改變，與此同時，材料的性能也會計算出一組新的數(shù)據(jù)。

修改參數(shù)自動匹配新工藝

參數(shù)修改與性能預測功能能夠方便用戶通過性能數(shù)據(jù)判斷是否可以選擇更快的打印速度。此外，該功能對于制備梯度材料、各向異性材料也存在指導意義。

全動態(tài)工藝—參數(shù)的自適應在線調節(jié)功能

CELOS SLM功能集成

DMG MORI金屬打印機的控制軟件被稱為CELOS SLM，它是一站式、全集成和統(tǒng)一用戶界面的CAM編程和機床控制軟件解決方案。這款軟件的亮點是其全動態(tài)的自適應曝光策略。在整個工件成形過程中，控制系統(tǒng)能夠準確地將10 μs周期時間內需要的能量輸入到粉床中。而所有與工藝有關的參數(shù)，如掃描速度、激光功率和光斑直徑，都在程序中定義。這項功能可以最大程度避免材料變形和應力集中，即使厚度很薄的水平和垂直壁板也能進行可靠的生產(chǎn)。

DMG 3D打印的鋁合金粉末噴嘴固定器

筆者認為，這一功能的實現(xiàn)是基于打印過程中的智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析所做出的實時調整。3D打印技術參考曾在往期文章中提到卡內基梅隆大學和雷尼紹都曾進行相關研究�？▋然�梅隆大學研究人員將3D打印和機器學習結合起來創(chuàng)建了一種機器學習算法，該算法對激光粉末床熔融技術進行實時過程監(jiān)控，并對打印過程中的異常情況自動糾錯。而雷尼紹則推出了被稱為LaserVIEW和MeltVIEW的監(jiān)控系統(tǒng)，前者使用光敏二極管測量激光能量強度，后者則通過紅外線感知熔池溫度，兩個數(shù)據(jù)通過其分析軟件得到反饋，可以了解整個加工中的零件質量，同時以高分辨率檢測激光和熔池特性。

工藝全動態(tài)在線調整功能對制備高質量部件至關重要

CELOS似乎是將上述研究成果實現(xiàn)了進一步商品化，自適應的在線工藝調整對于安全、高質量生產(chǎn)具有重要意義。

關于金屬粉末床3D打印工藝的前言技術，不外乎本文提到的這幾項功能以及工藝仿真，這些功能的實現(xiàn)均需要大量的數(shù)據(jù)積累、智能算法和在線控制能力。雖然我們會懷疑工藝預測和仿真預測的準確性以及對設備的依賴性，但不得不承認這確實是產(chǎn)品競爭差異化和研究能力深入的一種體現(xiàn)。在這方面，國內需要由知名設備商或國家級的研究平臺牽頭來做這件事。

來源：3D打印技術參考