DE202014009351U1 - Optische Prozesskontrolle von Laserschmelzprozessen mittels Kameras - Google Patents

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Abstract

Optische Prozesskontrolle von Laserschmelzprozessen, indem während des Laserschmelzprozesses zum Auftragen von Schichten und zum Aufbau von Bauteilen in der Prozesskammer 1–5 Kameras angebracht sind, indem die Kameras digitale Bilder von der Ebene der geschmolzenen Schicht in einem Zeitintervall τ aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildinformationen digitalisiert und diese digitalisierten Daten mit denen des digitalisierten Konstruktionsobjektes verglichen werden und bei einem Erreichen der Abweichungsfunktion von δ(x, y, z, t) größer als ein kritischer Wert x eine entsprechende Information erstellt wird.

Description

  • Gegenwärtig wird das Laserschmelzverfahren mehr und mehr für die Herstellung von komplizierten Formen bzw. mittlerweile sogar von komplizierten Bauelementen genutzt. Mit Hilfe des Verfahrens wird auf eine ebene Fläche ein Pulver aufgebracht, welches anschließend mit einem Laserstrahl aufgeschmolzen wird. Die aufgeschmolzenen und erstarrten Bereiche stellen die erste Schicht für das neue Bauelement dar. Anschließend wird wiederum eine Pulverschicht aufgebracht und entsprechende Bereiche aufgeschmolzen. Auf diese Art und Weise können hochkomplizierte Bauteile aus Metall erzeugt werden, welche mit normalen Verfahren (fräsen, bohren) nur sehr schwierig herstellbar sind.
  • Hierzu wird über ein digital konstruiertes Bauelementemuster die entsprechende Form digital erzeugt. Über dieses digitale Programm wird anschließend der Laser gesteuert. Mittlerweile werden mit solch einer Technologie Formen sowie auch komplizierte Bauelemente erzeugt. Dabei arbeiten die Anlagen völlig automatisch, dass sie über viele Stunden betrieben werden können. Eine besondere Problematik stellt dabei die sogenannte online- oder insitu-Kontrolle dar. Bisher muss man sich darauf verlassen, dass die Bauelemente eine gewünschte Form bzw. Geometrie besitzen. Es passiert allerdings sehr oft, dass Fehler bzw. Abweichungen entstehen oder dass das Pulvermaterial uneben aufgebracht wurde oder aber die geschmolzenen Bereiche Unebenheiten, Defekte u. ä. aufweisen.
  • Diese Aufgabe soll dadurch gelöst werden, dass in der Prozesskammer mehrere Kameras angebracht sind, die zeitnah und online ein entsprechendes digitales Bild aus verschiedenen Positionen erstellen, so dass die entstehende Schicht dreidimensional, digital nachgebildet werden kann. Dieses entstehende dreidimensionale, digitale Gebilde wird nun über einen speziellen Algorithmus mit denen des theoretisch erarbeiteten digitalen Modells verglichen. Kommt es dabei zu Abweichungen, welche durch die Abweichungsfunktion δ(x, y, z) > x charakterisiert ist, kann diese Abweichungsfunktion genutzt werden, um ein fehlerhaftes Aufwachsen anzuzeigen. Da dies im Anfangsstadium entsteht, kann es mit Hilfe entsprechender Modelle und Steueralgorithmen über den Laser korrigiert werden. Desweiteren können Fehler erkannt werden, sowohl auf der aufgebrachten Pulverschicht als auch auf der reflektierenden, geschmolzenen Funktionsschicht, welche zur online-Charakterisierung des wachsenden Bauelementes genutzt werden. Diese Informationen können sowohl durch Regulierung bzw. Nachregulierung der Prozessparameter als auch zur Signalisierung genutzt werden. zeigt die prinzipielle Anordnung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kamera
    2
    Lasersteuerung
    3
    aufgewachste geschmolzene Schicht
    4
    Pulver
    5
    digitales Signal der aufgewachsten Schicht
    6
    theoretisch digitales Signal
    7
    PC
    8
    Vergleich/Bestimmung der Abweichung
    9
    Signalisierung
    10
    regulierendes Modul
    11
    Laserstrahl

Claims (5)

  1. Optische Prozesskontrolle von Laserschmelzprozessen, indem während des Laserschmelzprozesses zum Auftragen von Schichten und zum Aufbau von Bauteilen in der Prozesskammer 1–5 Kameras angebracht sind, indem die Kameras digitale Bilder von der Ebene der geschmolzenen Schicht in einem Zeitintervall τ aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildinformationen digitalisiert und diese digitalisierten Daten mit denen des digitalisierten Konstruktionsobjektes verglichen werden und bei einem Erreichen der Abweichungsfunktion von δ(x, y, z, t) größer als ein kritischer Wert x eine entsprechende Information erstellt wird.
  2. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erstellte δ-Funktion zur Steuerung der Anlage genutzt wird um den Zustand der δ-Funktion kleiner der kritischen Größe zu erreichen.
  3. Anordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die δ-Funktion zur Auslösung eines Signals o. ä. benutzt wird.
  4. Anspruch nach Punkt 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Bild zur Charakterisierung der Pulveroberfläche genutzt und im Falle von Inhomogenitäten ein entsprechendes Signal ausgelöst wird.
  5. Anspruch nach Punkt 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass Inhomogenitäten auf der spiegelnden, lasergeschmolzenen Fläche erkannt und dargestellt bzw. ausgewertet werden.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE102015224395A1 (de) * 2015-12-07 2017-06-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Schichtbauweise, Verwendung einer Erfassungseinrichtung in einem Schichtbauverfahren
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