Si nous devions établir une liste de sujets peu délicats dans le domaine de la fabrication additive, nous y inclurions probablement les profileurs de faisceaux, dont le rôle est pourtant important pour assurer la qualité des pièces.
Un profileur de faisceau (analyseur de faisceau, profileur de mode) est un appareil de diagnostic pour la caractérisation des faisceaux laser. Il permet de mesurer le profil d’intensité optique d’un faisceau laser, c’est-à-dire le rayon du faisceau et sa forme détaillée.
Si l’utilisation de ces dispositifs est bien connue dans la fabrication laser avancée, en particulier dans les semi-conducteurs, la fabrication d’écrans, les systèmes médicaux, la défense et les applications industrielles, un profileur de faisceau peut également être utilisé dans la fabrication additive.
Dans les processus basés sur le laser, par exemple, il permet de mesurer et d’optimiser la qualité du faisceau laser. Ceci est crucial dans des procédés tels que le frittage sélectif par laser (SLS), la fusion sélective par laser (SLM) et le dépôt par énergie dirigée (DED), où le contrôle précis du laser a un impact direct sur la qualité de la pièce.
Dans le domaine de la FA, nous avons identifié quatre avantages clés d’un profileur de faisceau : une précision d’impression accrue en garantissant une qualité de faisceau constante, une réduction des défauts tels que le gauchissement, la porosité ou les liaisons faibles, une répétabilité accrue de la production en maintenant des paramètres laser stables, ainsi qu’une durée de vie prolongée de l’équipement en évitant les défauts d’alignement et l’usure excessive.
La dernière entreprise à annoncer la mise au point d’un tel dispositif sur le marché est MKS Instruments Inc.
La famille Ophir BeamSquared
MKS Instruments, Inc. a lancé les analyseurs de propagation de faisceau Ophir® BeamSquared® SP204S-PRO et Ophir® BeamSquared® SP1203 M2, qui font partie de la famille Ophir BeamSquared.
L’analyseur BeamSquared SP204S-PRO M2 est un outil compact, entièrement automatisé, qui mesure rapidement et avec précision les caractéristiques de propagation des lasers CW et pulsés standard et de grand diamètre avec des portées Rayleigh étendues (jusqu’à 40 mètres). L’analyseur BeamSquared SP204S-PRO M2 est conçu pour les fabricants dans des environnements de production de haute précision qui ont besoin d’une caractérisation précise des paramètres clés du faisceau, y compris M2, la position du waist, l’astigmatisme et la symétrie du faisceau.
La famille des analyseurs de propagation de faisceau BeamSquared M2 s’est également enrichie de l’analyseur BeamSquared® SP1203, qui comprend le profileur de faisceau Ophir SP1203 GigE.Ce profileur de faisceau à haute résolution est capable de mesurer avec précision des lasers à diamètre de faisceau plus petit (jusqu’à 150 µm dans les domaines SWIR et NIR) avec des longueurs de Rayleigh plus grandes qui doivent être concentrées dans des endroits plus étroits. Cela permet au système BeamSquared SP1203 M2 d’être utilisé dans une plus large gamme d’applications avancées, y compris les télécommunications, la fabrication avancée (soudage, découpe, impression 3D), les véhicules autonomes (LiDAR) et les dispositifs médicaux (ophtalmologie et tomographie par cohérence optique).
« L’évolution des systèmes laser avancés a incité les principaux fabricants à rechercher des moyens plus précis de valider les performances pour les applications exigeantes des clients », a déclaré Reuven Silverman, directeur général d’Ophir Photonics Products. « Les fabricants étaient confrontés à des erreurs importantes dans les mesures d’astigmatisme et d’emplacement de la taille, ainsi qu’au contrôle de la qualité sur le spectre UV à NIR. Les nouveaux analyseurs BeamSquared M2 répondent à ces préoccupations.Ils offrent les produits les plus précis du marché, combinant la conformité à la norme ISO 11146, des mesures précises de la causticité des faisceaux et des fonctions étendues de caractérisation des lasers. Cela permet aux fabricants de procédés continus de régler les lasers avec une précision et une fiabilité optimales ».
Les analyseurs BeamSquared M2 comprennent le logiciel BeamSquared d’Ophir, un train optique et une caméra haute résolution. Les analyseurs les plus récents sont dotés d’un train optique plus long et du logiciel d’étalonnage avancé breveté UltraCal™ afin de fournir une analyse de faisceau de haute précision pour les lasers avec des portées Rayleigh étendues jusqu’à 40 mètres.
Le logiciel mesure les caractéristiques de propagation du faisceau sur les axes X et Y, notamment les diamètres de taille, les divergences d’angle complet, les emplacements de taille, les longueurs de Rayleigh, les facteurs M2 ou K et BPP, l’astigmatisme et l’asymétrie.
Le système affiche des profils de faisceau en 2D ou 3D pour une vérification visuelle du comportement du faisceau à travers la mise au point. Les fonctions comprennent un affichage de tranches en 3D et la possibilité d’ajouter des affichages 3D aux rapports. Les rapports peuvent également intégrer un diagramme de causticité du faisceau, en plus des informations de configuration.
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