激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF），也常被称为SLM（选择性激光熔化），是目前金属3D打印中应用最广泛的技术之一。从航空航天的发动机叶片，到医疗植入的钛合金假体，再到模具行业的随形冷却水路，它几乎无所不能。

激光选区熔化（SLM/LPBF）设备示意

◆ LPBF的"成长的烦恼"

工艺稳定性不足：同样的参数，换一批粉末、换一台设备，结果可能就不一样

缺陷种类多：孔隙、未熔合、球化、裂纹、翘曲……防不胜防

事后检测成本高：CT扫描贵又慢，等到发现问题，零件都已经打完了

质量追溯难：出了问题，到底是哪一层、哪一道扫描出了问题？

核心价值

就是把"事后诸葛亮"变成"事前预警、事中干预"。每一层、每一道扫描都有据可查，缺陷刚冒头就能被发现，甚至还能实时调整参数来"抢救"一下。

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铺粉过程监测

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如果说LPBF是在建大楼，那铺粉就是在打地基。铺粉质量直接决定了后续熔化的质量。粉末铺得太厚太薄、有条纹、有缺失、有颗粒团聚……这些问题如果不及时发现，后面再怎么精准扫描都白搭。

▎机器视觉检测：给粉床拍"证件照"

这是最直观也最成熟的一种方式。在铺粉完成、激光扫描之前，用工业相机给粉床拍一张"证件照"，然后通过算法分析图像中的异常。

粉床机器视觉缺陷检测示意图

能检测哪些缺陷？

目前市面上的设备分辨率已经能做到100微米级别，缺陷识别准确率可达95%以上。更先进的系统还能实现闭环控制——发现铺粉不好？自动重铺一层，不用人工干预。

小贴士

铺粉检测看起来简单，但光照条件非常关键。粉床表面的反光、阴影都会影响识别准确率，所以专业设备通常会搭配定制的环形光源或同轴光源。

熔池，就是激光照射下粉末熔化形成的那一小滩金属液。它的大小、形状、稳定性，直接关系到最终成形质量。熔池监测可以说是在线监测的"核心战场"。

▎高速摄像：用万帧相机"盯住"熔池

用高速相机直接拍摄熔池的形态变化，是最直观的方法。拍摄帧率可以达到每秒数千甚至上万帧，捕捉熔池的动态变化。

熔池红外热成像与温度场分布示意

◆ 从熔池图像里能提取什么信息？

几何参数：面积、周长、长宽比、圆度、倾斜角

动力学特征：熔池波动幅度、振荡频率

飞溅数量：单位时间内飞出的颗粒数和大小

这些特征和缺陷密切相关。比如：

熔池面积突然变小 → 可能出现未熔合缺陷

熔池长宽比失调 → 可能出现球化现象

飞溅突然增多 → 工艺可能不稳定

◆ 两种安装方式

同轴监测：相机和激光共用光路，"跟着激光走"，始终对准熔池中心，跟踪精准。

离轴监测：相机从侧面斜着拍，视场更大，能看到更多周边信息，但跟踪难度高。 

行业现状

目前主流的商用设备（比如EOS的EOSTATE、SLM Solutions的QAS系统）大多采用同轴监测方案，这也是技术最成熟、应用最广泛的方案。