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FLIR红外热像仪在增材制造(3D打印)中的使用注意事项

2021/3/17 13:41:51


增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术。为实现中国制造业由大到强的转变,2015年5月国务院发布了《中国制造2025》战略任务书。《中国制造2025》中提出了9大战略任务、5项重点工程、10大战略领域和若干重大政策举措。其中增材制造技术为一个重点发展方向。


在增材制造过程中,金属材料的激光增材制造是一个常见的研究方向。常见的增材制造之一是通过激光或者电弧的高能量将金属熔化,然后通过机械臂或者其他位置移动引导装置,将熔融后的金属在设定的位置涂覆,然后通过融合和自然冷却成型,从而获得具有三维结构的金属型材。另外一种增材制造方式是通过环境高温保持装置,将金属粉末加热到一定的温度,然后通过激光扫描的方式,将对应位置的金属熔接成型。


   因此在常见的研究中,激光的应用都是必不可少的。目前全世界增材研究中,FLIR的热像仪使用非常广泛。常见的有非制冷型微量热探测器,工作在7.5-14um波长的热像仪,以及工作波长在1-5um左右的制冷式热像仪。


FLIR的热像仪广泛的应用于增材制造,但是研究或者生产过程中也遇到了很多问题,部分研究人员在生产加工过程中不小心将探测器灼伤,从而导致热像仪的探测器出现损毁,导致比较大的财产损失。这就涉及到FLIR的红外热像仪在增材制造中的使用注意事项。


常见的激光器为红外或者半导体激光器,工作波长大都在近红外波段如808或者1064波段。另外一种激光器是二氧化碳激光器,这种激光器的工作波长在10.6um。FLIR的工作波长在1-5um左右的制冷式热像仪一般不用担心热像仪探测器的损坏,因为波长跟激光器的波长不重合。但是非制冷型微量热探测器的热像仪工作波长在7.5-14um。这其中正好包含了10.6um,因为红外热像仪对7.5-14um波段能量的光的光强反应级别在10-2和10-4级别,因此高于这个能量的光探测器因为会因为强烈的热释电作用发生灼伤,从而损坏探测器。但是二氧化碳激光器因为需要将金属熔融,因此其能量级别一定在10的N次方级别,N大于0。因此二氧化碳激光器在使用过程中因为高能量密度关系,一定会使得非制冷型微量热探测器发生灼伤,从而烧毁探测器,造成比较大的经济损失。


  

因此,在使用非制冷型微量热探测器的FLIR热像仪做增材制造的时候,一定需要选择合适的激光器,以保证更好的实验研究,并且保护设备的研究人员的安全。



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