MKS Ophir 激光测量设备在金属增材制造行业应用案例

MKS Ophir 激光测量设备在金属增材制造行业应用案例

金属增材制造（金属3D打印）依靠高功率激光逐层熔融金属粉末成型，激光光束的稳定性直接影响打印工件内部质量。在批量生产过程中，光路镜片污染、焦点偏移、激光功率波动等问题，容易造成工件气孔、变形、力学性能不一致等情况。某专注金属增材制造的制造企业，在生产镍基合金、钛合金零部件时，面临激光状态难以持续监测的难题，传统离线抽检方式无法实时捕捉生产过程中的光束变化。该企业引入MKS集团旗下以色列Ophir系列激光测量设备，搭建激光光束监测方案，完成工艺评估与过程管控。

项目背景与现存痛点

该企业生产的金属打印零部件用于高端装备领域，产品对内部致密性、尺寸一致性要求较高。原有检测方式是阶段性停机，取出样品做金相检测，检测周期长，故障发现滞后。一旦激光参数发生漂移，整批次工件都存在质量隐患。同时成型仓内部空间狭小，常规大功率激光测量设备无法放置，很难实现仓内原位检测；光束焦点位置、光斑能量分布只能依靠间接方式推断，缺少直接量化数据。企业需要一套兼顾原位功率检测与非接触光束监测的设备，获取可溯源的激光测量数据，支撑工艺优化。

选用Ophir设备及实施方案

项目选用Ophir BeamWatch Integrated非接触光束监测系统搭配Ariel紧凑型工业功率计，整套方案参数与功能均参考Ophir官网产品说明。BeamWatch Integrated采用非接触式测量原理，测量时不需要拦截激光光束，不干扰原有打印光路，能够持续采集焦点位置、光斑尺寸、M²因子、能量分布等光束参数，适配产线自动化数据输出。Ariel功率计放置于成型仓内部狭小空间，最高支持8kW激光测量，无需水冷、风冷，具备本地数据记录功能，支持蓝牙、USB数据传输，可在设备调试、批次启停阶段完成激光功率原位校验。

设备部署完成后，将BeamWatch测量数据接入产线控制系统，Ariel用于每次开机前与批次结束后的功率校验。所有测量数据接入StarLab软件统一存储，形成完整测量日志，满足数据溯源要求。Ophir配套ISO/IEC 17025计量校准服务，测量结果可溯源至国际计量标准。

项目应用效果

在持续数月的生产试运行阶段，该方案帮助工程师及时识别光路镜片污染带来的光斑能量分布偏移问题，提前调整光路维护周期。通过实时监测焦点漂移，减少因光束状态异常带来的工件缺陷，降低金相检测不合格样品数量。Ariel原位检测功能，省去设备频繁拆装光路检测的操作，缩短每次工艺调试时间。整套系统采集的光束数据，用于工艺参数迭代，稳定不同批次打印件的成型质量。

案例总结

本次金属增材制造项目，借助Ophir激光功率测量与光束监测设备，实现离线校验与在线光束监测相结合。方案适配金属3D打印密闭成型仓的工况特点，帮助企业建立激光光束全周期监测机制，量化激光状态变化，为工艺优化、质量管控提供可溯源的实测数据。Ophir隶属于MKS集团，产品覆盖科研、半导体、激光加工等多个领域，可根据不同激光器类型、功率量级提供对应的激光测量解决方案。