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基于图像处理技术的3D打印嫁接方法应用研究

基于图像处理技术的3D打印嫁接方法应用研究

  • 分类:新闻中心
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  • 来源:
  • 发布时间:2021-12-20 10:43
  • 访问量:

【概要描述】

基于图像处理技术的3D打印嫁接方法应用研究

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01

增材制造与减材加工

    近年来,金属3D打印技术由于国家政策的支持和其在工业领域极强的应用性得到了广泛发展。其原理是通过将打印件的三维计算机模型通过分层切片、支撑处理、逐层累积的方法,将金属粉末堆叠为实际工件。

▲ 金属3D打印原理

 

    金属3D打印技术真正意义上实现了让制造更简单的愿景,给许多行业带来了重要变革,让设计走在制造的前端。内部流道、随形水路、薄壁点阵以及轻量化的应用实现突破了传统加工的局限性。

▲ SLM技术应用场景

 

    但金属3D打印并不是十全十美的加工方式,在工业制造的应用领域,对于加工复杂、不规则的结构,增材制造技术可以快速、直接、准确地实现零件成形,而对于加工简单、规则的结构,传统加工方法反而在效率和成本上具有一定的优势。

 

02

嫁接3D打印的应用与局限

    增材制造与减材加工并不是相互替代的关系,而是相辅相成的工艺。因此,对于结构特殊的产品,从技术、成本、工期等方面考虑,可以采用传统减材加工与增材制造相结合的方式来进行产品的生产,也就是嫁接3D打印。

▲ 嫁接打印示意图

 

    在市场的应用端,嫁接打印可以解决多种工业制造中的实际问题,其客户端需求与应用场景也在持续增加。例如异材金属焊接,嫁接打印可利用不同金属的特性,扬长避短,以达到节约稀贵金属、减轻结构重量、从而降低成本的目的。同时还可以应用于零件修复,对原始零件损坏部分进行切削加工,通过嫁接3D打印进行修复以提高零件的使用率。

▲ 嫁接打印应用场景

 

    嫁接打印依托于SLM的技术特点,在原理上是很容易实现的加工方式,预先通过专用的嫁接基材与定位销帮助快速装夹,在基座上完成打印。其难点在于减材加工的基座如何精准地与增材制造的数字化模型进行位置匹配。

▲ 嫁接基材固定工件

 

    传统的嫁接打印,需要手工测量嫁接零件基座在基材上的坐标位置,和剖分文件中待打印的零件的位置进行比较,不断调整剖分文件的位置的,并多次进行模拟打印验证嫁接精度是否满足要求。定位问题不仅影响着嫁接精度是否满足工业要求,嫁接的效率也不可控。

 

03

BLT-自动对准嫁接

    针对以上问题,铂力特开发了自动对准嫁接技术,来解决现有技术中嫁接效率低下、难以保障嫁接精度的问题。与传统嫁接相比,BLT-自动对准嫁接取代了手动测距与反复调整剖分模型的过程,通过硬件与高阶算法将嫁接打印从单个零件的解决方案推向批量化生产应用。

▲ 嫁接流程对比

 

    从原理来讲,该技术基于相机标定与图像处理技术,通过相机对基材及零件的拍照并上传数据,进行提取零件实际摆放位置,软件闭环控制计算零件的偏移、旋转值进行位置匹配,并通过出光方式进行补偿,从而将嫁接精度有效控制在±0.1mm以内。该方式不受零件横截面积大小的限制,对于小微零件也可精准完成嫁接。

▲ 向量计算示意图

 

    同时,在嫁接打印中,我们不仅追求精度还要追求效率,目前铂力特已经实现整版400余件产品同时嫁接,20min内快速精准嫁接成形。完成了传统嫁接无法实现的嫁接数量,保障一致性的同时实现了快速批量化嫁接打印应用。

▲ 满幅面400余件嫁接件

 

04

对比试验结果

    为了全方位对比传统嫁接打印与铂力特开发的自动对准嫁接,探究其应用效果,进行了嫁接打印验证,对嫁接耗时、打印精度、良品率及操作人员进行全方位的对比,该试验遵循以上两种嫁接方式的流程方法,选取8个机加件,通过过程对比得到的结果见表1

1   传统嫁接与自动嫁接实际对比参数

▲ 自动对准嫁接验证

 

    传统嫁接打印依赖工程人员的经验来保证嫁接精度,系统误差高且过程不可控;而BLT自动对准嫁接无需手动定位,依靠光学硬件和高阶算法保证嫁接精度,系统误差小,可以用于批量生产。

    生产过程的大量实践应用证明了基于图像处理技术的BLT-自动对准嫁接技术的有效性,该技术已经广泛应用于模具加工行业,集精密制造与智能控制为一体,帮助模具客户实现降本、提效、增质。

 

05

公司简介

    西安铂力特增材技术股份有限公司(简称铂力特)成立于20117月,是中国领先的金属增材制造技术全套解决方案提供商。铂力特于2019722日正式在上交所科创板挂牌上市,2016年获得国家级高新技术企业称号,2020年获批国家企业技术中心,20211月获批博士后科研工作站设立资格。

 

    铂力特现有员工中硕士以上学历占21.7%,研发人员占30.3%。已申请金属增材制造技术相关自主知识产权340余项。铂力特深耕技术研究与创新,2018年研发投入占比为8.79%2019年研发投入占比为13.06%2020年研发投入占比为16.55%,研发费用持续性高投入并领先于行业水平。

    公司拥有各种激光增材制造与再制造设备200套,可成形材料60余种,涵盖钛及钛合金、高温合金、铜及铜合金、不锈钢、模具钢、高强钢、钨合金等种类。铂力特构建了完整的金属3D打印产业生态链,为全球用户提供全方位的金属增材制造与再制造技术解决方案,包括:设备、打印服务、原材料、技术服务等。公司运用多年金属增材制造技术的专业经验,通过持续创新为航空航天、能源动力、医疗齿科、工业模具、汽车制造等行业提供优质的产品与服务。

        2017年,铂力特智能制造工厂荣获工信部智能制造示范试点项目,同年,铂力特参与的两项金属增材制造项目分别获国防科学技术进步奖一等奖和二等奖。同时,荣获第一届全球3D打印大奖年度OEM奖(2017年度唯一中国金属3D打印上榜企业)。2018年,公司检测中心获得国家CNAS实验室认可及Nadcap四项认证。铂力特是法国空中客车在亚洲第一个金属3D打印供应商。2018年,铂力特与空中客车(北京)工程技术中心有限公司从合作供应商关系转变到联合开发合作伙伴关系。

    公司坚持以用户为中心,以市场为导向,帮助用户实现最优设计、降低生产成本、提高生产效率、提升产品品质、创造更大价值。铂力特坚持技术驱动未来,让制造更简单,世界更美好。

本文来源:西安铂力特增材技术股份有限公司

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