MWT技术在聚合物粉末床熔合中的应用MWT技术在聚合物粉末床熔合中的应用过程，包括对样品温度监测的原理和实验流程。
前言:在粉末床熔融聚合（Powder Bed Fusion，PBF）中，冷却过程中的温度监测对于部件的合格性非常重要，而且在该领域中属于绝对的创新。这是因为由于粉末的存在，直接读取部件的温度是困难的。在这项工作中，采用了一种基于微波层析成像的创新温度监测技术，用于评估工业级 EOS P110 机器中部件的冷却历史。
所以即使对于被粉末包围的部件，也可以进行温度场的相对和绝对读数。首次可以根据不同聚合物状态实验性地测量出多个冷却速率：在液相中为0.56 °C min−1，在过冷过程中为1.2 °C min−1，在固相中为0.83 °C min−1。这项技术将促使新一代智能 PBF 机器的开发，可以更好地感知和控制整个 PBF 过程，包括常常被忽视但对最终零件的力学性能影响最大的冷却阶段。
重建算法基于混合定性-定量方案。首先使用频域多态延迟和求和（DAS）方法处理获得的散射场数据。该阶段的输出是一个定性地图，其中对应具有介电不连续性的区域具有较高的数值，可以粗略地定位零件的位置。
在此阶段之后，散射场数据作为输入提供给基于Newton方案的多频反演方法，旨在定量解决非线性和病态的逆散射问题，以检索打印室内材料的完整介电常数分布。从预定义的初始解开始，即充满粉末的室内空间，该方法通过使用Landweber迭代方案迭代线性化散射方程并解决它们，工作中更详细地报告的那样。
所得结果用于更新当前估计解，该解可以被认为精确到0.05，并提供5 mm的XY空间分辨率。为了利用在第一个定性步骤中获得的信息，应该通过权重化更新来主要关注已识别的目标。计算迭代直到满足预定义的停止准则。
该层析成像设备被集成到Formiga P110 Velocis机器（EOS GmbH，德国Krailing）中，用Duraform HST（3D Systems，美国Rock Hill）和铝制成的定制零件替换现有的加工室，这种填充矿物质的材料在150°C以下具有较低的蠕变，并且对于MWT使用的电磁波是透明的。P110的建造区域被缩小，以容纳天线支架，XY方向直径为190 mm，Z方向为150 mm。
当前的设置允许在机器坐标系中的相同高度（静态模式）或在零件坐标系中进行测量（动态模式）。在前一种情况下，天线支架在构建过程中的特定高度固定，这不允许跟踪单层的温度。
另一方面，动态模式允许天线支架的连续移动，始终跟踪零件的同一层。在研究中，使用了静态模式：在平台中心附近生产了一个圆柱形零件（直径45 mm，高度70 mm），在构建周期结束后的5分钟内将其移至测量位置，使用机器控制覆盖已完成的零件2 mm的粉末，以限制热传递。
在激光-粉末相互作用和新层再涂之间，使用传统的IR PI 640i红外热像仪（Optris GmbH，德国柏林）收集了零件的温度数据，从而捕捉顶层的冷却过程。该热像仪的波长范围为8微米至14微米，温度精度为2°C，热灵敏度（噪声等效温差）为0.04 K。热像仪的发射率设置为0.97，使用机器测温仪作为参考，并且热像仪本身垂直安装在建造区域，以最小化镜头引起的畸变。在所使用的配置中，最大可测量温度为250°C，采样率为60 Hz。
加热过程中熔化开始发生的温度约为180°C，而在冷却过程中结晶开始于约150°C。宽广的加工温度窗口（30°C）是为什么这种聚酰胺12是市场上最好的材料之一的原因之一，但较慢的冷却速率会大幅增加结晶温度。在那里较慢的冷却速率不仅导致结晶温度向更高的值偏移（从3.2°C/min的155°C到0.1°C/min的165°C），还逐渐降低峰值高度（从3.2°C/min的0.69 W/g降至0.1°C/min的0.05 W/g）。
结论:增材制造以其较长的生产时间而闻名，尤其是与传统的聚合物加工技术（如注塑成型）相比。如果使用适当的传感器，可以利用这种低生产效率来有效地收集数据，降低废品率，并在处理复杂的构建循环时提高效率。在聚合物的粉床熔融成型中，监测零件在冷却过程中的温度是一个关键指标，因为它直接影响机械性能和几何精度，与相关的结晶过程有关，许多作者已经进行了报道。
MWT设置中的一个关键限制是每个单独温度读数所需的时间，目前约需要90秒。与聚合物粉床熔融成型的典型层时间相比，这大约是三到四倍的时间，当测量薄结构（如格子结构或薄几何结构）的冷却时间时，这是一个明显的问题。
为了实现这些改进，需要一种新的范例，以实现完整的3D层析成像技术，最终开启更高级的控制方法，可以利用粉床内部的温度读数来提高工艺效率，增加性能均匀性和加速粉末蛋糕的开包速度，这些对于增材制造技术的工业化至关重要。
