为了探讨在成形过程中沉积层结构对粉末流场的影响规律，应用气固两相流理论研究了沉积层在不断变化过程中对粉末流场浓度分布规律及粉末流汇聚焦距的变化规律，采用FLUENT软件中的离散相模型计算了粉末流场分布。计算结果表明，同轴送粉喷嘴(CPFN)的粉末汇聚浓度在径向近似服从高斯分布，与自由射流相比粉末汇聚焦点上移，粉末汇集焦距从5 mm减少到4.6 mm，上移量为0.4 mm。在沉积层宽度一定时，随沉积层高度增大，粉末汇聚点处的浓度变小，汇聚点稍微下移，汇聚特性基本不变；在沉积层高度一定时，随沉积层宽度增大，汇聚点处浓度值增大，汇聚焦点略微上移，粉末汇聚性较好。并对不同高度及宽度的沉积层进行单层沉积试验，试验结果与计算结果基本一致。说明在开环控制下制造壁厚不均且高度逐渐变化的金属零件时，由于制件结构变化而造成粉末流场变化，进而会促使沉积层高度增长的不均匀性，降低制造零件的表面成形质量。

采用等离子弧三维焊接直接制造金属零件的快速成型方法是一种新型的制造工艺,为了实现成型过程中的精度控制,采用了CCD视觉监控系统,为了避免弧光干扰,分析了等离子弧光的光谱特性,设计了光学滤光系统.通过对熔池图像进行二值化处理,并采用模糊PID的控制策略对焊接熔池进行控制,试验结果证明可以改善成型质量.