本发明涉及增材制造领域，尤其涉及一种使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置及打印方法。
背景技术：
1、激光选区熔化技术(selective laser melting，slm)是一种革命性的增材制造(3d打印)技术，它通过聚焦高能激光束，以微米级的精度逐层扫描并熔化金属粉末，从而直接构建出具有复杂内部结构、精细曲面以及优异性能的三维金属部件。该技术不仅克服了传统制造方法对材料、设计和工艺的限制，还因其材料选择的广泛性，能够适用于多种金属和合金，满足各种工业应用的需求。激光选区熔化技术以其高精度、高效率、高灵活性和高材料利用率等显著优势，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域展现出广泛的应用前景，推动了制造业向更高级别的发展，成为推动产业升级和创新的重要力量。
2、然而，现有的激光选取熔化技术并不能实现实时监测和控制激光加工过程中的参数，从而自动地对成型质量的实时调控。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供一种使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置及打印方法，利用热成像技术实时监测和控制材料在激光加工过程中的温度分布，及时发现潜在的缺陷和异常，提高产品成形质量。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置，包括成形舱室，以及位于所述成形舱室内部的红外热成像探测头、下落式铺粉头、激光器、铺粉头调平螺栓、调平锁止螺栓、铺粉装置、成形基板和控制端；
4、所述成形舱室的左右侧壁上分别开设有铺粉头移动轨道，所述下落式铺粉头的两侧安装在所述铺粉头移动轨道内；所述铺粉装置固连在所述下落式铺粉头的底部；
5、所述成形基板固定在所述成形舱室的底部，所述成形舱室的底部在所述成形基板的前后两侧设置有回收粉末滤网；所述激光器内嵌在所述成形舱室的顶部；
6、所述红外热成像探测头安装在所述下落式铺粉头的上方，用于在激光扫描过程中实时监测熔池和周围区域的温度分布，并将检测的数据反馈给控制端；
7、所述铺粉头调平螺栓和所述调平锁止螺栓对称安装在所述下落式铺粉头的左右两侧，所述铺粉头调平螺栓用于调节所述下落式铺粉头与成形基板之间的间隙大小，所述调平锁止螺栓用于调平结束时锁定所述铺粉头调平螺栓，使得所述下落式铺粉头与成形基板之间的间隙保持不变；
8、所述控制端用于连接所述红外热成像探测头、下落式铺粉头、激光器、所述铺粉装置和成形基板，实时接收所述红外热成像探测头反馈的打印过程中的熔池和周围区域的温度分布的电信号，并将电信号处理后转换成图像数据进行分析；动态调整所述激光器的激光参数，确保熔池温度的稳定性和均匀性。
9、进一步地，所述铺粉装置包括粉末控制盖板和粉末刮刀，所述粉末刮刀安装在所述粉末控制盖板上，且位于所述下落式铺粉头的粉末出口的后侧，用于将落下的粉末压实刮平；所述粉末控制盖板的前后两侧还对称开设有通气口，用于平衡粉末层与铺粉头间的气压，使铺粉过程顺利进行。
10、进一步地，所述红外热成像探测头包括红外感应元件、可更换式红外透镜、探测头保护外壳、以太网连接接口、状态指示灯、探测头电源接口；所述红外感应元件安装在所述红外热成像探测头正面居中位置，用于将接收到的红外辐射信号转换为电信号；所述可更换式红外透镜固定在所述红外热成像探测头上，且布置在所述红外感应元件外侧，用于接收并会聚被测物体发出的红外辐射；所述探测头保护外壳固连在所述红外热成像探测头正面，用于保护红外热成像探测头受外界影响损坏；所述以太网连接接口在所述红外热成像探测头背面一侧，所述红外热成像探测头通过所述以太网连接接口与控制端相连接；所述状态指示灯安装在所述红外热成像探测头背面顶部，通过不同颜色灯光及闪烁，指示所述红外热成像探测头当前工作状态；所述探测头电源接口在所述红外热成像探测头背面另一侧，与直流电源连接，为所述红外热成像探测头提供能源。
11、进一步地，所述下落式铺粉头上设置有粉末入口、粉末出口和铺粉装置固定卡口；所述粉末入口位于所述下落式铺粉头的上表面，所述粉末出口位于所述下落式铺粉头的下表面，所述铺粉装置固定卡口位于所述下落式铺粉头的的下方；所述下落式铺粉头的两个侧面安装铺粉头挂耳，所述铺粉头挂耳可沿所述铺粉头移动轨道前后移动。
12、一种使用热成像调控成形质量的3d打印成形方法，该方法基于3d打印成形装置来实现，该方法包括如下步骤：
13、步骤一：使用计算机辅助设计软件创建待打印件的三维模型，将三维模型转换为stl格式文件，并导入切片软件；使用切片软件将模型分割成薄层，每层的厚度在20到100微米之间；同时生成每层的扫描路径；
14、步骤二：使得所述成形舱室内达到设定的真空度、温度和充满惰性气体；调节所述铺粉头调平螺栓，使得所述下落式铺粉头与成形基板之间缝隙均匀且小于2mm；操作所述成形基板预热至设定温度；
15、步骤三：启动所述激光器，打开供粉系统，金属粉末通过所述粉末入口进入所述下落式铺粉头，从所述粉末出口落至所述成形基板表面；所述激光器按照预设的扫描路径逐层扫描并熔化金属粉末；激光束熔化粉末形成熔池，熔池冷却后固化成为金属层，逐层叠加形成零件；
16、步骤四：在激光扫描过程中，所述红外热成像探测头实时监测熔池和周围区域的温度分布，捕捉温度变化和异常情况；所述红外热成像探测头的数据反馈通过控制系统进行处理，根据温度数据，动态调整激光参数，确保熔池温度的稳定性和均匀性，提高成形质量，减少热应力和变形；
17、步骤五：重复步骤三和四的铺粉、激光扫描、红外监测和参数调整的过程，逐层成形零件，直到零件打印完成。
18、本发明的有益效果如下：
19、本发明的使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置及打印方法，能够通过红外热成像探测头实时监测成形区域熔池温度分布，并实时调整加工激光功率、扫描速度，帮助预测和控制材料成形物理过程，及时发现潜在的缺陷和异常，实现产品质量和性能优化。
1.一种使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置，其特征在于，包括成形舱室(1)，以及位于所述成形舱室(1)内部的红外热成像探测头(2)、下落式铺粉头(3)、激光器(4)、铺粉头调平螺栓(5)、调平锁止螺栓(6)、铺粉装置(7)、成形基板(8)和控制端(9)；
2.根据权利要求1所述的使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置，其特征在于，所述铺粉装置(7)包括粉末控制盖板(701)和粉末刮刀(702)，所述粉末刮刀(702)安装在所述粉末控制盖板(701)上，且位于所述下落式铺粉头(3)的粉末出口的后侧，用于将落下的粉末压实刮平；所述粉末控制盖板(701)的前后两侧还对称开设有通气口(703)，用于平衡粉末层与铺粉头间的气压，使铺粉过程顺利进行。
3.根据权利要求1所述的使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置，其特征在于，所述红外热成像探测头(2)包括红外感应元件(201)、可更换式红外透镜(202)、探测头保护外壳(203)、以太网连接接口(204)、状态指示灯(205)、探测头电源接口(206)；所述红外感应元件(201)安装在所述红外热成像探测头(2)正面居中位置，用于将接收到的红外辐射信号转换为电信号；所述可更换式红外透镜(202)固定在所述红外热成像探测头(2)上，且布置在所述红外感应元件(201)外侧，用于接收并会聚被测物体发出的红外辐射；所述探测头保护外壳(203)固连在所述红外热成像探测头(2)正面，用于保护红外热成像探测头受外界影响损坏；所述以太网连接接口(204)在所述红外热成像探测头(2)背面一侧，所述红外热成像探测头(2)通过所述以太网连接接口(204)与控制端(9)相连接；所述状态指示灯(205)安装在所述红外热成像探测头(2)背面顶部，通过不同颜色灯光及闪烁，指示所述红外热成像探测头(2)当前工作状态；所述探测头电源接口(206)在所述红外热成像探测头(2)背面另一侧，与直流电源连接，为所述红外热成像探测头(2)提供能源。
4.根据权利要求1所述的使用热成像调控成形质量的3d打印成形装置，其特征在于，所述下落式铺粉头(3)上设置有粉末入口(301)、粉末出口(302)和铺粉装置固定卡口(304)；所述粉末入口(301)位于所述下落式铺粉头(3)的上表面，所述粉末出口(302)位于所述下落式铺粉头(3)的下表面，所述铺粉装置固定卡口(304)位于所述下落式铺粉头(3)的的下方；所述下落式铺粉头(3)的两个侧面安装铺粉头挂耳(303)，所述铺粉头挂耳(303)可沿所述铺粉头移动轨道(101)前后移动。
5.一种使用热成像调控成形质量的3d打印成形方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的3d打印成形装置来实现，该方法包括如下步骤：
