低混合电流驱动发射装置激光SLM GRCop-84结构的分辨率和几何限制( 五 )

外形尺寸测试在构建板的中心和角落评估的系统的精度，以评估AM过程中潜在的机器特定不均匀性。特征几何测试平面和非平面配置中无支撑结构的凹凸简单形状，以评估尺寸精度和几何公差。特征尺寸通过连续减小测试特征的尺寸来达到可行生产尺寸的下限。通过沿构建板在不同位置和方向复制测试特征，特征位置和方向访问系统空间重复性。AM工艺的典型试验特征尺寸范围是厚度最小为0.25 mm但大多数在0.5–2 mm范围内的薄壁、直径为0.5–5 mm范围内的销或圆柱体、直径最小为0.25 mm但大多数在0.4–5 mm之间的孔以及间距为0.2–3 mm的间隙或槽。

在使用Ti-6Al-4V合金研究L-PBF的过程中，开发了一种试件，包括凸圆柱体、棱柱体、球体、向上和向下的表面以及跨越一系列直径的内孔。光学3D扫描映射外部特征，而x射线CT扫描映射内部特征；与指定CAD模型的比较用于分析L-PBF精度、尺寸公差和形状偏差，如供试品的平面度和圆柱度。光学3D扫描和CT扫描测量的外部特征显示一致的精度在±100μm范围内，而内部结构的CT扫描显示基于特征尺寸的可变尺寸精度。CT和光学方法为测量外部特征提供了可比的结果。

第一个简单的LPBF基准测试。

尽管增材制造(AM)获得的几何复杂性被视为与传统工艺相比的主要优势，但AM固有的几何局限性仍然存在，并在设计指南中部分解决了。第一个AM基准工件是在1991年由Kruth9为立体光刻设计的，从那时起，已经设计了60多个几何基准来评估AM零件的尺寸或几何精度、重复性和最小特征尺寸10 。这些现有的基准要么只关注少数几个特征(上图) ，要么非常复杂，难以精确测量，因为特征太接近了。

使用Ti-6Al-4V合金对L-PBF进行研究，以检查EOS M270 XT和概念激光器M2可生产的最小特征尺寸，使用30μm层高和150μm阴影宽度。分析了零件精度和表面质量的基本形状，包括孔、梁元件、空心结构、壁/肋和AM特定支撑结构。检查了零件精度对构建板定位、相对于重水的方向和零件尺寸的依赖性。需要坚固的尺寸以确保零件精度；试验圆柱的直径为5mm ，矩形元件的边长为5mm ， 0.5mm厚的壁长为10mm 。在使用线切割从构建板上移除试样之前，对试样进行热处理以消除应力。表面与构建方向之间的角度越大，粗糙度越高，而在突出部分上超过临界角度，则会导致向下表面上的液滴形成增加。对于垂直角度超过50°的情况，建议使用支架；对于>80°的情况，建议使用支架。

先前的试验品一直包含简单的几何特征，如立方体、孔洞和圆柱体，以确定最小可生产特征尺寸。角度表面用于评估表面粗糙度作为构建角度的函数。几何测试工件的配置方式应能提供一个坚固的基础，以防止翘曲，并在特征之间留出足够的间距，以允许测量访问。

2. LHCD发射器制造

GRCop-84的L-PBF AM与其他AM铜合金相比具有较高的强度、高温兼容性和相对较低的表面粗糙度，因此被选择用于LHCD发射装置。如图2 (a,b)所示，每个LHCD发射模块由一个相控阵多结组成，其中一个WR-159波导馈送一个6 × 4栅格孔径。每个环形柱内的粉末被行波极向功率分配器(c)分成4种方式。极向功率分配器有内部调谐根，用于匹配等离子体表面的射频和选择功率分配器。6个环形柱之间的相移是由位于馈电波导和行波功率分配器之间的一系列移相器产生的。射频波的相移是通过缩小移相器中间的宽壁宽度引起的。由于L-PBF打印机建造体积的尺寸限制，发射段必须单独打印，并用电子束或激光焊接方法[33]焊接在一起。发射段对接焊接在一起(e)成最终组件(b) 。

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