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[IEEE NAECON 2019 - 美国电气电子工程师学会国家航空航天与电子会议 - 美国俄亥俄州代顿市（2019年7月15日-19日）] 2019年IEEE国家航空航天与电子会议(NAECON) - 基于卷积神经网络和红外断层扫描的激光粉末床熔融原位过程监测
摘要： 增材制造（AM）是航空电子、生物医学、汽车和制造业等多个领域不断发展的技术方向。过去15年间，金属打印的激光粉末床熔融（LPBF）技术呈现出显著增长态势。由于该工艺生产的许多零部件（如生物医学植入物）属于高风险产品，其质量成为行业关注重点。为此，我们设计了一台配备原位传感器的LPBF设备来监控制造过程。通过图像处理与机器学习算法，能够高效分析海量数据并评估零部件质量，验证特定内部几何结构及制造缺陷。本研究采用计算机辅助设计（CAD）构建的含多尺寸（0.75-3.5毫米）特征几何体（正方形、圆形、三角形）的多层试件，基于选择性激光熔化（SLM）设备的红外（IR）图像进行特征检测。通过图像去噪预处理，结合主成分分析（PCA）进一步降噪，再运用卷积神经网络（CNN）识别特征并判定异常类别（该类别数据源自CAD图像构建的数据集）。经此自动化流程，共检测、分类并验证了300个几何元素与制造文件的匹配性。此外，系统还检测并保存了若干制造异常供终端用户核查。
关键词： 激光粉末床熔融（LPBF）、主成分分析（PCA）、红外图像（IR）、卷积神经网络（CNN）、增材制造（AM）、计算机辅助设计（CAD）
更新于2025-09-23 15:21:01
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钕铁硼永磁体的激光粉末床熔融
摘要： 在这项工作中，我们采用激光粉末床熔融（LPBF）技术制备钕铁硼磁体。通过开发合适的工艺窗口，成功制造出具有优异磁性能的各向同性样品。样品质量主要取决于LPBF过程中的能量输入——若工艺参数设置不当，将导致烧结或层间剥离问题。随着能量输入增加，磁性与结构性能持续改善，直至达到材料特有的工艺极限。使用低钕含量的商用粉末无需任何后处理，即可制备矫顽力达886 kA/m（μ0Hc=1.1 T）、最大磁能积为63 kJ/m3的磁体，这些样品代表了增材制造永磁体的新标杆。以矫顽力为例，我们分析了激光功率、扫描速度和层间距的影响，证明矫顽力可通过简单的唯象模型得到充分描述。
关键词： 永磁体、功能材料、磁性材料、钕铁硼、矫顽力、激光粉末床熔融（LPBF）
更新于2025-09-23 15:19:57