隨著積層製造越來越廣泛地應用於批量生產，以航空航太為代表的重點領域對產品批量化製造的品質標準也越來越高，尤其是對產品品質一致性的要求。因此，可靠的品質控制和品質保證系統對工業級3D列印這一新技術的推廣和應用有至關重要的作用。借助可以即時採集生產過程中所有質量數據的EOSTATE監控系統，EOS能夠為客戶提供全方位、模組化的品質控制解決方案。

EOSTATE監控系統包含四個監控模組：Base、PowderBed、MeltPool 和 Exposure OT（光學斷層掃描）。各個模組可以單獨使用，也可以組合使用。通過這種全面又靈活的方式，EOSTATE可以滿足不同行業的特殊需求，如航空航太、骨科醫療器械、汽車等製造行業。

接下來，我們將詳細介紹EOSTATE Exposure OT 監測系統的工作原理以及應用前景。

EOSTATE Exposure OT 監測系統可以減少無損檢測或有損檢測等後期產品品質檢測，從而降低產品批量生產的品質檢測成本。此外，該監測系統還具有過程監控和記錄功能。

在積層製造過程中，由於存在氣流、鋪粉和人為操作等多種影響因素，可能會出現隨機的工件不穩定情況。它們可能表現為未熔合、孔隙和裂紋等品質缺陷。這些缺陷會嚴重影響金屬的疲勞性能，並可能導致零部件過早失效。針對這些缺陷的常規檢測手段包括：X射線電腦斷層掃描 (CT)、金相分析和機械性能測試。它們通常耗時較長且費用較高。

EOSTATE Exposure OT監測系統可以檢測出工件不穩定導致的異常，這些異常通常表現為“熱點”或“冷點”。研究表明，這些異常點與X射線CT掃描發現的孔隙等缺陷存在一定相關性。通過合適的分析演算法，可以將常規檢測方法發現的缺陷與該監測系統識別的異常點建立明確的映射關係。

由此，EOSTATE Exposure OT監測系統可以實現對產品的內部缺陷的識別。同時，該監測系統也以可即時監控列印過程，對可能的品質問題進行現場分析評估。

EOSTATE Exposure OT監測系統包含一台高速高解析度sCMOS相機，它能夠以“近紅外範圍”的波長頻道收集列印過程中金屬材料熔化產生的信號資料。然後，監測系統的軟體程式會分析處理這些被收集的信號，按照一定演算法判定某一區域的信號值是否落在設定的“正常範圍”之外，並將相應的“異常點”標記出來。監測資料量的增加使得以更高精度識別各種因素對零件品質的影響成為可能。

此外，EOSTATE Exposure OT監測系统具有“自我學習”能力。這意味著随著它處理的數據越来越多，它也會變得越来越“聰明”。同樣，在使用該系統的過程中，用户可以更深入地理解零件列印的具體參數，進而更準確地評估列印產品的質量和性能。

借助這種新的監測系統，EOS期待能够提高其對列印過程中可能缺陷的識別能力，從而更有效地檢驗出不合格產品。

EOSTATE Exposure OT 過程監測的原理

EOS以工業迴旋式噴嘴組件 (SiemensPte Ltd) 為案例設計了一系列實驗，以展示EOSTATE Exposure OT 如何檢測產品列印過程中由於工件不穩定造成的異常情況。借助EOSTATE Exposure OT，客戶可以提高批量生產中的產品品質監測效率，縮短後期的質檢工序，從長遠來看可以大幅節約品質成本。

另一方面，這個案例也展示了EOSTATE Exposure OT 如何通過資料獲取來實現產品列印過程的記錄和品質的可追溯性，以及對批次間穩定性的跟蹤。

實驗結果表明，EOSTATE Exposure OT 和MPM （熔池監控）系統都具有良好的靈敏度，可以檢測到 2% 以內的鐳射功率和掃描速度的變化。實踐證明，EOSTATE Exposure OT能夠實現列印過程中的即時缺陷檢測。此次實驗將工業迴旋式噴嘴樣品的 OT 資料與該樣品的X射線 CT 掃描檢測結果進行了對比，並初步建立了兩者的相關性。對比分析表明，當資料的平均灰度值極值和“熱點”在連續多層中重疊出現時，該處的缺陷發生率更高。

• 靈敏度評估結果

↑ 歸一化 OT信號和MPM軸向信號隨鐳射功率的變化

↑ 歸一化 OT信號和MPM軸向信號隨掃描速度的變化

利用以上資訊，品管工程師可以快速判定產品的品質狀況，並最大程度降低額外的品質檢測成本。憑藉其程序控制和記錄功能，EOSTATE Exposure OT可以跟蹤產品批量生產的統計資料，實現對生產工件穩定性的監測。對於分散式生產場景，該系統還可以將不同機器和地理位置納入到過程監測當中。