101科学技术Scienceandtechnology金属增材制造的在线监测研究进展吴义志，刘伟伟摘要：金属增材制造工艺是近年来在金属行业中结合了3D打印技术的一种先进制造工艺，其无需借助任何其他技术辅助即可实现复杂金属零部件的快速成形制造，未来将在航空航天、生物医疗、汽车电子制造等工程领域获得广泛的应用。但金属增材制造成型工艺中存在产品可切削重复性差、产品稳定性不足、质量低等缺点，使该技术在其他工业行业中的应用受到很大限制。在线实时监测技术可以通过在线实时监控,发现制造缺陷,可最大程度避免制造方面的应用受到限制。本文以在线实时监测数据的获取原理为理论出发点,对比视觉成像、温度场、光谱、声学、电信号、元素成分等六种不同的数据采集方法,分析了实时在线图像监测技术近年来在国内外新型金属增材制造技术与设备的发展现状,总结了其存在的不足、解决方向和未来展望。关键词：金属增材制造及其设备；在线质量监测分析；行业发展和趋势金属在线实时监测技术可快速实现对金属增材制造过程全生命周期的实时记录,优点众多：首先,可第一时间发现缺陷产生的确切位置、类型特征等信息,快速判断生产工作是否需要立即停止,尽可能地减少损失；其次,可通过人工修改缺陷工艺路径、工艺参数等方式实现对缺陷点的在线快速修复以显著提高产品合格率；最后,通过在线实时监测,可优化工艺机理和工艺参数,为解决企业的实际生产问题奠定理论基础。本文将主要以实时红外遥感监测技术的应用与原理为出发点,对红外光学影像、温度场、光谱、声学、电信号和元素成分等各种信号的实时采集、应用原理等进行综合分析,分别从实时监测工具、基于实时成像的在线监测技术、基于红外温度场的在线监测技术、基于光谱分析的在线监测技术、基于声学原理的在线监测技术、基于电信号的在线监测技术、基于元素成分的在线监测技术、各种监测技术的分析比较等方面进行了深入分析，总结在线监测技术的不足及未来发展方向。1监测工具金属增材制造在线流动状态自动闭环检测系统一般需要依靠人工方法对流动金属熔池温度、尺寸、元素成分、冷却与凝固反应速率、时间等一些关键参数定期在线进行连续动态跟踪测量,测量方法在目前也主要可被归纳为半接触式测量技术和全周期非接触式测量技术。下面详细介绍几种常见的、操作简单的高精度和非接触式金属增材制造在线测量工具。1.1高温计高温计是专用测量液态金属熔池温度变化特性的两种主要工具之一。高温熔池会发出大量热辐射,高温计...
