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                  1. 網站首頁技術中心 > 德國PRIMES——掃描場焦點分析儀SFM監測nLIGHT AFX-1000 3D打印環形激光

                    德國PRIMES——掃描場焦點分析儀SFM監測nLIGHT AFX-1000 3D打印環形激光

                    更新時間:2023-09-19 點擊量:392

                     

                    SFM激光振鏡掃描場焦點分析儀采用刻有10~15微米厚測量線玻璃板的技術表征激光光束特性,光電二極管探測刻線的散射光來測量激光光斑

                    在增材制造工業領域恩耐AFX1000環形光斑激光器越來越受到關注。德國PRIMES公司的激光掃描場焦點分析儀 ScanFieldMonitorSFM)設計用于監測激光振鏡掃描系統狀態以及維持增材制造3D打印加工質量,榮獲AKL 2022激光技術創新獎一等獎。本文展示了SFMAFX1000激光器不同模式光斑的一系列測量,揭示了SFM觀察到的模式振蕩的來源,光斑分布結果與激光粉末床熔合LPBF加工效果一致。

                    恩耐AFX1000一款在光纖內部進行光斑調整的kW激光器,可自由切換14μm單模纖芯高斯光和40μm多模環形光等7種模式,無需多余的光學鏡組。以增材制造應用為研發初衷,AFX在環形光斑模式下能夠穩定熔池,減少煙塵和飛濺,提高材料的加工質量和生產效率。離散型的設計理念可實現每秒30次的極速光斑切換,為因熔化與凝固比例問題、微觀物理特性與熱應力所導致的零部件失效提供了全新的解決方案。AFX光纖激光器在環形光斑模式下加工致密材料(致密度>99.5%)的速度已超過每小時100立方厘米。

                    SFM可在3秒內測量功率10W~1500W激光掃描場50μm~500μm聚焦光斑的直徑、位置、掃描速度,峰值功率密度可高達100MW/cm2

                    德國PRIMES公司的激光掃描場焦點分析儀SFM是一款多功能一體化的激光光束診斷設備。這項研發是由增材制造選擇性激光熔化SLM或激光粉末床熔合LPBF的許多新應用而推動的。SFM分析儀可在整個掃描場范圍測量激光焦點參數:光斑直徑、位置、掃描速度;還可以確定枕形失真、重疊掃描場的合并、焦點偏移以及激光的開啟和關閉延遲、熱透鏡檢查等時間分辨分析;并且能實現LDS軟件遠程控制,從而使用戶能夠更好地校準激光3D打印機。

                    AFX10007Index光斑模式(MSM+測出焦點二維光斑及橫向分布),SFM測出焦點橫向分布(多次平均后的) 

                    PRIMES MSM+ CCD型微細焦點分析儀功能完善,測出AFX10007Index焦點二維光斑及橫向分布作為標準(500W靜止光)。PRIMES SFM測量AFX1000 500W 1m/s掃描加工速度下的焦點橫向分布,很接近MSM+的測量結果,測得的光斑直徑與MSM+測量結果一致,誤差在3%以內。SFM測量頭8×8×10厘米,相比MSM+體積小40倍,性價比更高,能直接測量掃描加工速度下的運動光,入射角度最高可達20度,可以在整個掃描區域測量,更適合3D打印激光測量。

                    SFM測量AFX1000 Index 5光斑經過10次平均后的焦點橫向分布,10次測量可以看見光斑模式振蕩的細節,平均(紅色)后振蕩細節消失 

                    AFX輸出環形光斑時為多橫模,多模之間有模式競爭。相比MSM+ CCD毫秒級曝光時間、1秒測一次光斑看不見光斑模式振蕩細節,SFM最高響應10m/s的掃描速度、1秒高達100次測量可以看見模式振蕩細節。10次測量AFX Index 5光斑模式的焦點橫向分布可以看見模式競爭的振蕩細節,平均后(紅色)振蕩細節消失,環形光斑對應粉末床的平頂強度分布。

                    AFX Index 0(左)與 Index 5(右)兩種模式加工剖面對比圖,紅線區表示固化熔融池范圍,很明顯環形光斑可以降低深度擴大面積

                    TUM慕尼黑技術大學測試了AFX不同模式對316L不銹鋼的LPBF加工影響。采用300W功率 800mm/s的掃描速度。相比高斯光Index 0,環形光Index 5熔化池淺而寬效果更好,從而可以增加功率與掃描速度,加工效率由12mm/s (Index 0)大大提高到20mm/s (Index 5)。

                    結論:德國PRIMES公司的激光掃描場焦點分析儀SFM精密測量了恩耐AFX激光器非高斯光斑,測得的光斑強度平均分布非常接近于粉末床上沉積的能量分布。

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