Hochpräzise Kameras revolutionieren die Qualität im Metall-3D-Druck

Hochpräzise Kameras revolutionieren die Qualität im Metall-3D-Druck

Hochpräzises Prozessmonitoring und Fehlererkennung in der additiven Fertigung

Fortschritte bei der Prozessüberwachung und -steuerung sind entscheidend, um Qualität, Reproduzierbarkeit und Effizienz in der additiven Fertigung zu steigern.

Forschende des LaserAnwendungsZentrums (LAZ) der Hochschule Aalen entwickeln Methoden, um die Metall-3D-Drucktechnologie durch fortschrittliches Monitoring zu verbessern. Im Fokus steht das lasergestützte Pulverbettschmelzen von Metallen (PBF-LB/M), ein zentrales Verfahren zur Herstellung komplexer, hochleistungsfähiger Bauteile. Durch die Analyse statischer und dynamischer Prozessaspekte zielt das Team darauf ab, Qualität, Effizienz und Nachhaltigkeit zu erhöhen.

Für das Projekt kommen zwei Hochleistungs-USB3-Industriekameras des Herstellers IDS Imaging Development Systems zum Einsatz. Eine USB3 uEye CP-Kamera zeichnet mit 251 Bildern pro Sekunde dynamische Vorgänge wie Spritzerbildung und Rauchentwicklung auf – allerdings bei einer auf 1,58 Megapixel begrenzten Auflösung. Für die statische Analyse erfasst eine USB3 uEye SE-Kamera hochauflösende Bilder der Pulverschichten und umgeschmolzenen Geometrien mit 20,36 Megapixeln pro Aufnahme.

Das Team untersucht kritische Phänomene wie Materialerstarrung, Defektbildung und die sichere Bewegung mechanischer Komponenten während des Druckvorgangs. Ziel ist es, die Wechselwirkung zwischen Laser und Material zu optimieren und die Fertigungsparameter an die Bauteilgeometrie oder das Material anzupassen. Während die aktuelle Konfiguration auf nicht näher bezeichnete Software zur Videoaufzeichnung setzt, sind künftig KI-gestützte Lösungen geplant. Diese sollen eine automatisierte Auswertung statischer und dynamischer Beobachtungen ermöglichen und so die Ressourceneffizienz weiter steigern.

Die Prozessüberwachung bleibt ein zentraler Schwerpunkt, da eine bessere Steuerung direkt die Reproduzierbarkeit und Produktionsgeschwindigkeit beeinflusst. Durch die Stabilisierung des PBF-LB/M-Verfahrens hoffen die Forschenden, Ausschuss zu reduzieren und die Zuverlässigkeit metallischer Druckteile zu erhöhen.

Die Ergebnisse könnten zu einer effizienteren und nachhaltigeren Metall-Additivfertigung führen. Automatisierte Fehlererkennung und KI-basierte Anpassungen in Echtzeit könnten bald eine Optimierung des PBF-LB/M-Prozesses ermöglichen. Davon würden Branchen profitieren, die hochwertige, maßgefertigte Metallkomponenten mit größerer Konsistenz und weniger Materialverschwendung herstellen möchten.