對於注塑成型的塑料件，激光透射焊接已經是一種成熟的工業連接工藝。 但是，對於來自 3D 打印機的組件，連接不起作用，因為 3D 打印組件中的空腔和邊界層會阻止均勻焊接。 這些空腔和邊界層對於每個組件都是獨立的，因為在增材製造中，沒有兩個組件是相同的。 即使是同一系列的組件，外觀也一樣； 內部結構可以不同。

專家系統取代耗時的分析

為了讓中小型企業 (SME) 使用 3D 打印塑料部件的激光焊接而無需詳細分析每個部件，IPH 和 LZH 科學家希望開發一個專家系統並將工藝知識捆綁在該計算機程序中。

在“增材製造熱塑性部件的激光焊接質量保證 (QualLa)”項目中，研究人員正在為此目的研究熔融沈積建模 (FDM)。 在這種增材製造過程中，細細的熔融塑料線相互疊加。

3D 打印的樣品組件：所謂的透光率或透光率取決於層厚和層取向。 （照片：漢諾威激光中心）

甚至在 3D 打印過程開始之前，專家系統就應該就哪種材料、哪種層厚和哪種層方向最能實現最高的透射率——換句話說，激光束的最高穿透率提供建議。 由於這項初步工作，打印的組件可以在未來進行最佳焊接。

使用 AI 使流程適應組件

此外，科學家們希望開發一種方法來測量具有空間分辨率的傳輸。 這涉及確定單個組件的激光束在哪一點以及傳輸到什麼程度。 然後，在專家系統的幫助下，這些數據將用於控制激光透射焊接過程。

如果激光束在某一點傳輸較少，則必須增加激光功率。 如果組件在另一點更透明，則較低的激光功率就足夠了。 研究人員的目標是開發一種過程控制系統，即使 3D 打印部件不能均勻地傳輸激光束，該系統也可以將激光功率作為傳輸的函數進行調整，以產生均勻的焊縫。

科學家們希望使用機器學習方法來處理信息。 該計劃是使用神經網絡，一種使專家系統能夠學習的人工智能。 該系統將學會獨立識別各種輸入變量和打印結果之間的相關性，從而預測預期的傳輸。

使用激光透射焊接連接塑料

激光傳輸焊接可用於連接由熱塑性塑料製成的部件——非接觸式、自動化、機械式和低熱應力。 兩個接合夥伴——一個由透明塑料製成，一個由不透明塑料製成——用激光束相互焊接。 激光束穿透透明的粘合夥伴，一旦碰到不透明的塑料，激光就會被吸收並轉化為熱量。 結果，連接區域中的塑料熔化並產生焊縫。

IPH 和 LZH 正在與行業密切合作研究項目。 伴隨該項目的委員會包括來自激光技術、增材製造和工廠工程領域的公司。 歡迎其他企業參與——涉及人工智能或增材製造的企業尤為受追捧。

本文鏈接：優化用於激光束焊接的 3D 打印組件

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