對(duì)于注塑成型的塑料部件，激光透射焊接已經(jīng)是一種成熟的工業(yè)連接工藝。然而，對(duì)于來自3D打印機(jī)的組件，連接還不起作用，因?yàn)?D打印組件中的空腔和邊界層會(huì)阻止均勻焊接。這些空腔和邊界層對(duì)于每個(gè)組件都是獨(dú)立的，因?yàn)樵谠霾闹圃熘?，沒有兩個(gè)組件是相同的。即使是同一系列的組件，也只是外觀相同；內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以不同。

專家系統(tǒng)取代耗時(shí)的分析

為了讓中小型企業(yè) (SME) 無(wú)需事先詳細(xì)分析每個(gè)組件，就可以使用激光焊接 3D打印的塑料組件，IPH 和 LZH 科學(xué)家希望開發(fā)一個(gè)專家系統(tǒng)，并在此計(jì)算機(jī)程序中捆綁工藝知識(shí)。

在一個(gè)項(xiàng)目中，研究人員正在為此目的研究熔融沉積建模 (FDM)。在這種增材制造過程中，細(xì)細(xì)的熔融塑料線逐層疊加。

3D打印的樣品組件：所謂的透射率，即透光率，取決于層厚和層取向

甚至在3D打印過程開始之前，專家系統(tǒng)就應(yīng)該就哪種材料、哪種層厚度和哪種層方向最適合實(shí)現(xiàn)最高可能的傳輸提供建議——換句話說，就是激光束的最高可能滲透率. 由于這項(xiàng)初步工作，以后可以最佳地焊接打印的組件。

使用 AI 使流程適應(yīng)組件

此外，科學(xué)家們希望開發(fā)一種方法來測(cè)量具有空間分辨率的傳輸。這涉及確定單個(gè)組件的激光束在哪個(gè)點(diǎn)傳輸以及傳輸?shù)绞裁闯潭?。然后，在專家系統(tǒng)的幫助下，這些數(shù)據(jù)將用于控制激光傳輸焊接過程。

如果激光束在某一點(diǎn)傳輸較少，則必須增加激光功率。如果組件在另一點(diǎn)的透光性更強(qiáng)，則較低的激光功率就足夠了。研究人員的目標(biāo)是開發(fā)一種過程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將激光功率作為傳輸?shù)暮瘮?shù)進(jìn)行調(diào)整，從而產(chǎn)生均勻的焊縫——即使 3D打印部件不能均勻地傳輸激光束。

科學(xué)家們希望使用機(jī)器學(xué)習(xí)方法來處理信息。該計(jì)劃是使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，一種使專家系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)的人工智能。系統(tǒng)將學(xué)會(huì)獨(dú)立識(shí)別各種輸入變量和打印結(jié)果之間的相關(guān)性，從而預(yù)測(cè)預(yù)期的傳輸。

使用激光透射焊接連接塑料

激光傳輸焊接可用于連接由熱塑性塑料制成的部件 - 非接觸式、可自動(dòng)化、無(wú)機(jī)械和低熱應(yīng)力。兩個(gè)接合伙伴一個(gè)由透明塑料制成，一個(gè)由不透明塑料制成，用激光束相互焊接。激光束穿透透明的接合伙伴，一旦碰到不透明的塑料，激光就會(huì)被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能。結(jié)果，連接區(qū)域中的塑料熔化，并產(chǎn)生焊縫。

IPH 和 LZH 正在與行業(yè)密切合作研究項(xiàng)目。伴隨該項(xiàng)目的委員會(huì)包括來自激光技術(shù)、增材制造和工廠工程領(lǐng)域的公司。歡迎其他公司參與該項(xiàng)目——涉及人工智能或增材制造的公司尤其受追捧。