挑战:这是一个复杂的过程,容错空间极小
增材制造正在重塑现代工程。如今,即使是高度复杂的零部件也能通过打印制成,且单件成本往往低于传统生产方式,特别是在小批量生产时。打印出的零部件通常也更轻,因为实心壁可以被蜂窝结构取代,且不再需要单独的紧固件。在航空航天领域,每一克都至关重要,这种减重效果具有决定性意义。
但这一工艺本身容错率极低。众多参数都会影响每一层打印结果,而在安全至关重要的航空航天部件上,任何被漏检的缺陷都可能导致致命后果。 打印部件的表面纹理由粉末颗粒的粒径和几何形状、粉末的熔融方式以及后处理工艺共同决定。仅是部分熔融的颗粒就足以改变表面纹理。为了控制这一过程,工程师首先必须能够可靠地测量这些细微的表面特征,而关键问题在于,他们的测量方法能否真正分辨出这些特征。

解决方案:通过单次测量获取大面积表面数据
为了掌控打印过程,团队需要获取有关打印表面的清晰数值数据:平整度和形状(以确认表面无结块或凸起)、打印特征的台阶高度、表面纹理本身,以及边缘间距或直径等横向距离。TopMap ( Pro.Surf )和Pro.Surf+均能提供此类数据,以支持生产控制和工艺开发。

对采用不同纹理参数打印的测试立方体进行了测量,以了解如何最佳地控制该工艺。分析表面纹理需要一定的横向分辨率,但并不一定需要显微镜系统。在这种情况下,一台视野较小的Pro.Surf 就足够了,甚至无需使用粗糙度模块。立方体的纹理被清晰地分辨出来。
原因在于这些表面的结构:主导纹理的空间频率大多大于系统的横向分辨率。在这种情况下,大视场与足够高的横向分辨率相结合,使得Pro.Surf 成为测量此类表面纹理的非常合适的工具。

宽广的视场正是其与众不同之处。ISO 4287 等标准要求扫描区域为12.5毫米甚至40毫米。对于大面积轮廓仪而言,单次扫描即可轻松捕获这些区域,但这对基于显微镜的系统来说却是一大挑战,因为该系统必须将许多较小的测量结果拼接在一起。
从表面数据到过程控制
除了能够解析纹理外,该系统还契合增材制造工作流的实际情况。宽广的视场和充裕的工作距离使得在几乎无需准备的情况下,即可测量各种尺寸和形状的打印件,而无物镜、非接触式设计则确保了日常操作的简便性和可靠性:
- 单次测量即可覆盖大范围扫描区域
- 无物镜碰撞风险
- 减少清洁和调整工作量
- 减少因维护导致的停机时间
凭借清晰的表面数据,团队能够将具体的纹理、平整度和台阶高度结果与产生这些结果的打印参数建立关联。这种反馈循环正是开发和稳定增材制造工艺所必需的:
- 对打印件表面纹理的可靠检测
- 通过平整度和形状控制来检测凹凸不平
- 通过单一工具评估台阶高度和横向距离
- 更快地比较不同参数方案
- 为工艺决策提供更坚实的数据驱动基础

结果
在增材制造中,打印表面不仅仅是一种表面处理,更是工艺运行状况的直接体现。对于航空航天零部件而言,隐蔽缺陷可能致命,且单件产量较低,因此这些信息对于在享受更轻、更便宜的零部件优势的同时,仍能有效控制质量至关重要。
TopMap (Pro.Surf ) 能够按照标准要求,在广阔的扫描区域内测量表面纹理、平整度、台阶高度和横向距离,且无需显微镜即可通过单次测量完成。 该设备为 团队提供了理解并调控打印工艺所需的数据。表面测量不再仅仅是最终检查,而是成为了工艺开发的重要工具。因为归根结底,关键在于测量真正重要的指标。
工业用大面积轮廓测量仪
Pro.Surf 同轴测系统专为工业表面轮廓测量而优化,具有高吞吐量和可重复的测量精度。

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