增材制造过程监测如何知道缺陷发生在哪一层 - 传感器展

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打印结束后才发现内部有孔隙，问题往往已经无法从外观直接判断。增材制造过程监测希望在成形过程中捕捉异常，但“采到信号”不等于“找到缺陷”。监测系统还要知道异常发生的层号、扫描位置、零件区域和当时的工艺状态，后续检测才有明确的复核对象。

层面图像记录的是铺粉和成形结果

每铺一层粉末或材料，设备都可以通过相机记录表面状态。粉末堆积、刮板痕迹、局部缺粉和飞溅残留，会在图像中形成不同纹理。层面图像擅长发现表面异常和铺粉问题，却不一定能直接证明内部已经形成孔隙。它需要与熔池、能量和后续检测信息相互印证。

图像本身也有坐标问题。相机看到的是设备平台上的平面位置，设计模型使用的是零件坐标，二者要通过平台基准、排版位置和层厚转换。没有可靠的坐标映射，系统只能说“某层有异常”，却不能说明异常对应哪个孔、哪条壁或哪一处支撑。

熔池信号需要结合工艺上下文

激光或电子束作用时，熔池会产生光辐射、温度变化和飞溅。光电探测器可以捕捉强度变化，热成像可以观察温度分布，但同样的信号在不同扫描速度、材料和几何位置下可能代表不同原因。边缘区域散热条件不同，薄壁和实体区域的熔池表现也不会完全一致。

因此，异常判定需要读取扫描路径、功率、速度、层厚、材料批次和设备状态。把所有熔池信号放在同一阈值下，容易把正常工艺差异误报成缺陷。更可靠的方法是建立与区域和工艺参数相关的基线，再观察偏离基线的程度。

报警不等于直接报废

• 轻微偏差可以标记层位，交由后续无损检测复核。
• 连续异常或大面积异常可能触发暂停和设备检查。
• 异常标签要与最终密度、强度和尺寸结果关联。

监测系统要服务质量追溯

一件零件的监测数据应与任务编号、设备、材料批次、参数版本和后处理记录绑定。出现质量问题时，工程师可以沿着时间轴查看异常层位，再对照CT、金相或尺寸结果确认信号是否有效。没有对象标识的海量曲线，很难在质量评审中发挥作用。

增材制造过程监测的成熟标志，不是画面上有多少波形，而是系统能否把异常压缩成可定位、可复核、可追踪的质量线索。监测结果进入工艺窗口、维护计划和设计规则后，在线数据才真正改变生产过程。

监测系统还要考虑数据量和存储周期。原始高速波形可以在异常前后保留片段，稳定阶段则保存特征和统计结果，既保留追溯线索，也避免所有数据无差别堆积。数据压缩规则必须与质量要求对应，不能为了节省空间而丢掉关键异常。

当监测信号与后处理检测持续对照后，工程师可以逐步区分“值得停机的异常”和“可通过工艺补偿消化的偏差”。这种分级判断比单一阈值更接近真实生产，也能减少无效报警对设备节拍的干扰。

每次复核结果都应回写模型，形成监测规则的改进依据。

本文内容由AI辅助生成，仅用于科普和信息分享，不构成任何专业建议。如需具体决策，请咨询相关专业人士。

文章来源：深圳国际智能生产解决方案展览会

2027深圳国际智能生产解决方案展览会将于2027年9月1-3日在深圳国际会展中心举办。展会依托华南工业自动化领域十七年办展积淀，始终紧跟行业发展浪潮，以创新办展模式适配产业迭代需求，专注呈现传感技术、驱动系统、工业控制、工业机器人、智能生产解决方案等全产业链前沿技术与产品。历经多年深耕，展会沉淀了深厚的行业资源、高质量的采购商体系与扎实的品牌影响力，精准链接汽车、新能源、3C电子、工程机械等多领域上下游资源，是华南地区智能制造行业的交流、技术展示及商贸对接专业平台。

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