Teilprojekt C4

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Inkrementelle In-Line Prüftechnik für die additive Fertigung

Referenzieren des Pulverbettes für Schichtversatz- und Schichtdickenmessung

 

Dynamische optische und thermografische Messung des Schmelzpools

Professor Hausotte
Bogdan Galovskyi
Martin Heinl

Die Qualität von SLM-gefertigten Bauteilen wird von vielen unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Schwindung, Verzug, Lunker und Materialeinschlüsse, sowie Schwankungen der Oberflächenrauheit wirken sich auf die Funktionalität der Bauteile aus.
Um bereits während der Bauphase die Qualität und Maßhaltigkeit von additiv gefertigten Bauteilen überprüfen zu können, werden im Teilprojekt C4 die wissenschaftlichen Grundlagen für eine inkrementellen Inline-Prüfung basierend auf optischen Messprinzipien untersucht. Am Beispiel eines SLM-Prozesses für Polymere werden angepasste Messstrategien, optische Koordinatenmesssysteme und Sensorkühlkonzepte realisiert und evaluiert. Dabei kann gezeigt werden, dass alleine mit einer ausschließlich dimensionelen inkrementelle Messung nicht alle Ursachen für Bauteilabweichungen eindeutig zugeordnet werden können. Für eine  zielgerichtete Korrektur der Fertigungsparameter sind die daraus resultierenden  Unsicherheiten damit noch zu groß.
Gegenstand weiterer Untersuchungen  ist es daher, die bisherige fotogrammetriebasierte Inline-Messtechnik einerseits um die Messung weiterer Einflussgrößen wie Laserleistung, Schmelzpoolgröße sowie Anlagen- und Messsystemtemperatur zu erweitern, andererseits Referenzierungssysteme zur Verkürzung des metrologischen Kreises und zur Reduzierung der Messunsicherheiten aufzubauen. Damit können Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge für Fertigungsabweichungen besser quantifiziert werden, was zu einem verbesserten Prozessverständnis beiträgt, eine Korrektur dieser Einflüsse ermöglicht sowie die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit von SLM-Bauteilen signifikant verbessert.
Eine Verknüpfung der gewonnenen Erkenntnisse und Informationen soll zu einer Bauteilüberwachung führen, wodurch ein Trend zur Abweichung von der idealen Geometrie erkannt und korrigiert werden kann.
Ziele der Forschung:

  • Inline-Überwachung für die Bauteilgestalt relevanter Einflussparameter und Ableiten von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen, um die Einhaltung der geometrischen Bauteiltoleranzen sicherzustellen.
  • definierte Einflussfaktoren
  • Erhöhung der Messgenauigkeit des optischen Inline-Messsystems durch eine optische Referenzierung des Pulverbetts sowie Verkürzung der metrologischen Kette für eine hochpräzise Bauteilprüfung.
  • höhere Genauigkeit der gemessenen Bauteilgestalt
  • Quantifizieren von Strategien zur Korrektur und Kompensation von Gestaltabweichungen auf Basis der detektierten kausalen Beziehungen.
  • definierte Temperaturverteilung

Prof. Dr.-Ing. habil. Tino Hausotte
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik (FMT)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Nägelsbachstraße 25
91052 Erlangen
tino.hausotte@fau.de

Dipl.-Ing. Bogdan Galovskyi
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik (FMT)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Nägelsbachstraße 25
91052 Erlangen
bogdan.galovskyi@fau.de

Martin Heinl, M.Sc.
Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik (FMT)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Nägelsbachstraße 25
91052 Erlangen
marting.heinl@fmt.fau.de