在激光增材制造中的石英玻璃融区的温度控制
Jing Chen1,2, Zeping Lv1,2, Xuanjia Zhang1
1Lightweight Optics and Advanced Materials Technology Center, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China.
Micromachines
|January 25, 2025
概括
使用闭环温度控制系统的直接能量沉积显著提高了增材制造的石英玻璃的质量. 与恒定激光功率技术相比,这种方法导致更密集的微观结构和更好的成型质量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 玻璃科学 玻璃科学
背景情况:
- 直接能量沉积是复杂的石英玻璃组件的快速增材制造技术.
- 控制化池温度对于实现高质量的玻璃结构至关重要.
- 现有的方法在添加过程中往往缺乏精确的热管理.
研究的目的:
- 为石英玻璃添加剂制造设计和实施一个闭环温度控制系统.
- 评估该系统对最终产品微观结构和形态学的影响.
- 将结果与传统的恒定激光功率方法进行比较.
主要方法:
- 使用了同轴激光/电线输送的直接能量沉积.
- 开发了一个闭环温度控制系统,采用PID算法来调节激光功率.
- 进行开放循环测试以确定基线参数.
- 在实施温度控制之前和之后,分析了增材制造样本的宏观形态和微观结构.
主要成果:
- 闭环温度控制系统有效地控制了化池的温度.
- 多通道,单层横向增材制造与温度控制产生了密集的表面微观结构.
- 在使用控制系统生产的石英玻璃样本中观察到改善的成型质量.
- 结果超过了使用120W和140W恒定激光功率获得的结果.
结论:
- 闭环温度控制对于增材制造的石英玻璃的质量提高至关重要.
- 开发的基于PID的系统为这个过程中精确的热管理提供了可行的解决方案.
- 这一进步可以通过增材制造来生产优质,无缺陷的石英玻璃组件.
