德國弗勞恩霍夫德累斯頓材料及束技術(shù)研究所（Fraunhofer IWS）近日正式推出名為POWDERscreen的專用測量與控制技術(shù)。該設(shè)備專為工業(yè)級(jí)激光熔覆（Laser Cladding）工藝設(shè)計(jì)，旨在解決增材制造領(lǐng)域中小批量生產(chǎn)初期不良率高、過程控制依賴人工經(jīng)驗(yàn)等痛點(diǎn)。通過集成高精度傳感器與數(shù)據(jù)處理軟件，POWDERscreen能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并記錄輸送至激光焦點(diǎn)的金屬粉末流量，為構(gòu)建自動(dòng)化、可追溯的粉末基增材制造生產(chǎn)線提供了關(guān)鍵硬件支持。

在復(fù)雜的零部件制造或單件生產(chǎn)場景中，企業(yè)日益傾向于采用工業(yè)3D打印技術(shù)。然而，對于小批量訂單而言，生產(chǎn)爬坡曲線往往較長，且初期廢品率居高不下。POWDERscreen的核心功能在于其獨(dú)特的粉末流量計(jì)量能力。在激光熔覆、涂層修復(fù)及增材制造過程中，特殊噴嘴需將金屬粉末的濃縮流精準(zhǔn)引導(dǎo)至激光束焦點(diǎn)，使粉末在工件表面熔融并形成復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。該裝置通過光電傳感器對粉末流中的顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由配套軟件實(shí)時(shí)計(jì)算供給速度，從而實(shí)現(xiàn)對輸入材料量的量化。

這一技術(shù)的引入被視為向受控生產(chǎn)過程邁出的重要一步。弗勞恩霍夫IWS工程師里科·赫姆西奇（Rico Hemsing）指出，以往粉末激光熔覆技術(shù)未能充分發(fā)揮其潛力，主要受制于過程參數(shù)的不可見性。POWDERscreen通過結(jié)合Zui新傳感器技術(shù)、專用軟件界面及數(shù)據(jù)傳輸接口，實(shí)現(xiàn)了從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)變。操作人員可通過屏幕直觀查看處理后的數(shù)據(jù)，確保每一克粉末的消耗都在監(jiān)控之下，從而顯著降低材料成本并提升部件質(zhì)量的一致性。

在硬件兼容性方面，POWDERscreen具備高度的模塊化特征，可安裝于各類粉末激光熔覆工藝頭中。其中，與弗勞恩霍夫IWS自主研發(fā)的COAX噴嘴配合使用時(shí)效果尤為突出。COAX支持通過獨(dú)立通道同時(shí)輸送多達(dá)8種不同粉末或線材，用于原位合金化制造，單通道Zui大支持每秒30克的粉末供給速度。這種高流量組合特別適用于大型復(fù)雜組件的高質(zhì)量、高速率制造與修復(fù)需求，確保了在高生產(chǎn)率下的工藝穩(wěn)定性。

此外，POWDERscreen并非孤立運(yùn)行，而是作為弗勞恩霍夫IWS整體過程監(jiān)控系統(tǒng)的一部分。它可以與Emaqs過程控制相機(jī)、COAXjay傳感器盒以及用于測量粉末錐形狀的LIsec系統(tǒng)協(xié)同工作。通過模擬電壓輸出、MQTT物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議或軟件接口，該系統(tǒng)能夠無縫集成至現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸與集中管理。

從長遠(yuǎn)來看，這種復(fù)合過程監(jiān)控系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)增材制造部件“數(shù)字孿生”的自動(dòng)生成。由于激光熔融路徑、合金化區(qū)域及粉末沉積量等關(guān)鍵信息均可被自動(dòng)記錄并整合進(jìn)虛擬計(jì)算機(jī)模型，傳統(tǒng)方法中難以模擬的局部微觀組織變化將變得清晰可見。這不僅有助于優(yōu)化工藝參數(shù)，還為后續(xù)的質(zhì)量驗(yàn)證提供了數(shù)字化依據(jù)。

弗勞恩霍夫IWS研究人員認(rèn)為，該技術(shù)具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景，特別是在航空航天領(lǐng)域。例如，它可用于以一致的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)再生和修復(fù)形狀復(fù)雜的渦輪葉片。同時(shí)，在汽車工程的沖壓模具制造及各類原型開發(fā)中，POWDERscreen也能發(fā)揮重要作用。通過消除操作員反復(fù)試錯(cuò)的需求，基于記錄的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，不僅提高了工程效率，還實(shí)現(xiàn)了過程的可重復(fù)性與自動(dòng)化文檔記錄，為質(zhì)保索賠提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。