激光3D打印參數(shù)優(yōu)化法結(jié)果的對比分析

兩種優(yōu)化方法的結(jié)果雖然不一致但相差不大，這反映了這兩種方法都有其正確性和可靠性。分析認為這兩種結(jié)果之間的差異可以看作是“理論情況”和“實際情況”之間的差異。粉末流匯聚圖像特征法是將粉末流圖像作為依據(jù)，而沉積層成形特征法是將3D打印的試樣作為依據(jù)。對比來看，粉末流匯聚圖像特征法僅考慮粉末流在自由空間的匯聚成形特性，沒有考慮激光3D打印制造過程中沉積層基體以及熱源、激光等離子體等因素對粉末流匯聚及沉積成形的影響。而沉積層成形特征法是粉末流匯聚效果在激光3D打印制造過程中的真實體現(xiàn)。因此，兩種方法的優(yōu)化結(jié)果出現(xiàn)不一致。

針對兩種優(yōu)化方法結(jié)論不一致的問題，設(shè)計了一組對比試驗，以匯聚圖像特征法作為實驗方案，采用兩種優(yōu)化方法的最優(yōu)結(jié)果分別做兩組實驗，對比粉末流匯聚處最短直徑。該對比試驗的結(jié)果是粉末匯聚處最小直徑在外層輔助氣體流量13L·min-1時取得。推測，沉積層成形特征法的外層輔助氣體流量最優(yōu)結(jié)果（17L·min-1）與粉末流匯聚圖像特征法的外層輔助體流量的最優(yōu)結(jié)果（13L·min-1）相比較而言，可能并不是粉末流匯聚處最細的，而可能是實際加工時容錯率最高的。因此選擇了沉積層成形特征法的優(yōu)化結(jié)果作為最終的氣體參數(shù)優(yōu)化結(jié)果：內(nèi)層載粉氣體流量4L·min-1，外層輔助氣體流量17L·min-1。

認為在激光加工過程中，由于激光光斑的直徑受激光透鏡（次要影響）和激光離焦量（主要影響）的影響，而激光離焦量在激光3D打印的逐層累加的過程中會產(chǎn)生一些小偏差。盡管在加工時每5層都會人工重新矯正離焦量，但是在加工環(huán)境當(dāng)中通過CCD相機也很難觀察到清晰的焦點位置來重置離焦量。另外，加工過程中試樣在不停的重復(fù)“加熱—冷卻—再加熱—再冷卻”的過程，由熱循環(huán)帶來的熱脹冷縮也會使離焦量變得不準(zhǔn)確。況且沉積層特征法的每一塊試樣都累積加工了90層，由隨機誤差和系統(tǒng)誤差帶來的誤差也在逐層的累積中逐漸顯露。綜合人工矯正離焦量困難、試樣熱循環(huán)、誤差累積這三方面的因素，使得加工過程中對離焦量的偏差無法進行估算，進而導(dǎo)致對激光光斑直徑的偏差無法估算。而且這個由多因素綜合導(dǎo)致的偏差既無法模擬計算，也無法依靠實驗經(jīng)驗避免。但是在以沉積層高度和形貌質(zhì)量為評判標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化過程中，這個偏差可以通過略微放寬粉末流匯聚的最小直徑而淡化其影響。

3D打印資訊拓展

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現(xiàn)有桌面級3D打印機交互分析

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