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研究人员优化用于激光束焊接的3D打印组件

2021-11-17 17:22     来源:ACT激光世界     电子束焊接3D打印增材制造
对于注塑成型的塑料部件,激光透射焊接已经是一种成熟的工业连接工艺。然而,对于来自3D打印机的组件,连接还不起作用,因为3D打印组件中的空腔和边界层会阻止均匀焊接。这些空腔和边界层对于每个组件都是独立的,因为在增材制造中,没有两个组件是相同的。即使是同一系列的组件,也只是外观相同;内部结构可以不同。

专家系统取代耗时的分析

为了让中小型企业 (SME) 无需事先详细分析每个组件,就可以使用激光焊接 3D打印的塑料组件,IPH 和 LZH 科学家希望开发一个专家系统,并在此计算机程序中捆绑工艺知识。

在一个项目中,研究人员正在为此目的研究熔融沉积建模 (FDM)。在这种增材制造过程中,细细的熔融塑料线逐层叠加。


3D打印的样品组件:所谓的透射率,即透光率,取决于层厚和层取向

甚至在3D打印过程开始之前,专家系统就应该就哪种材料、哪种层厚度和哪种层方向最适合实现最高可能的传输提供建议——换句话说,就是激光束的最高可能渗透率. 由于这项初步工作,以后可以最佳地焊接打印的组件。

使用 AI 使流程适应组件

此外,科学家们希望开发一种方法来测量具有空间分辨率的传输。这涉及确定单个组件的激光束在哪个点传输以及传输到什么程度。然后,在专家系统的帮助下,这些数据将用于控制激光传输焊接过程。

如果激光束在某一点传输较少,则必须增加激光功率。如果组件在另一点的透光性更强,则较低的激光功率就足够了。研究人员的目标是开发一种过程控制系统,该系统将激光功率作为传输的函数进行调整,从而产生均匀的焊缝——即使 3D打印部件不能均匀地传输激光束。

科学家们希望使用机器学习方法来处理信息。该计划是使用神经网络,一种使专家系统能够学习的人工智能。系统将学会独立识别各种输入变量和打印结果之间的相关性,从而预测预期的传输。


使用激光透射焊接连接塑料

激光传输焊接可用于连接由热塑性塑料制成的部件 - 非接触式、可自动化、无机械和低热应力。两个接合伙伴一个由透明塑料制成,一个由不透明塑料制成,用激光束相互焊接。激光束穿透透明的接合伙伴,一旦碰到不透明的塑料,激光就会被吸收并转化为热能。结果,连接区域中的塑料熔化,并产生焊缝。

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