WO2023083930A1 - Verfahren zum betreiben einer fertigungsanlage zur additiven herstellung von bauteilen aus einem pulvermaterial - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer fertigungsanlage zur additiven herstellung von bauteilen aus einem pulvermaterial Download PDF

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WO2023083930A1
WO2023083930A1 PCT/EP2022/081406 EP2022081406W WO2023083930A1 WO 2023083930 A1 WO2023083930 A1 WO 2023083930A1 EP 2022081406 W EP2022081406 W EP 2022081406W WO 2023083930 A1 WO2023083930 A1 WO 2023083930A1
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monitoring device
component
powder material
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Valentin BLICKLE
Frederik SCHAAL
Julia Peters
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Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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    • G06T7/0004—Industrial image inspection

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a manufacturing system for the additive manufacturing of components from a powder material that is applied in layers to a construction platform in a construction chamber of the manufacturing system and locally welded by exposure.
  • Powder bed processes such as SLS (Selective Laser Sintering), SLM (Selective Laser Melting) and SEBM (Selective Electron Beam Melting) allow the production of components with the greatest freedom of geometry.
  • the quality of the work shift also affects the tools used by the manufacturing facility.
  • the present invention is based on the object of avoiding such delays and interruptions in the manufacture of components in the powder bed process due to faulty working shifts.
  • the object is achieved by a method for operating a production system for the additive production of components from a powder material that is applied in layers to a construction platform in a construction chamber of the production system and welded locally by exposure, which is characterized in that quality parameters of a working shift are recorded by means of a monitoring device of the powder material are recorded and evaluated at least in the area of the component(s) being produced and if permissible tolerance values for the recorded quality parameters are exceeded, the production of the component(s) concerned is terminated.
  • Terminating production of the component affected by the failed work shift "sacrifices" that component, but avoids damage to plant tooling. And downtime to the manufacturing plant can be kept to a minimum. Due to the quality defects of the powder work shift, a satisfactory completion is possible of the component currently being manufactured is not possible anyway in most cases, so that the termination of the production of this component is not a real disadvantage.
  • new powder layers are applied to the qualitatively inferior area of the working layer of the powder material detected by the monitoring device until there is a working layer of the powder material whose quality parameters detected by the monitoring device are within the tolerance range before the work shift with the production of the next component is started. This ensures that the quality defect in the working shift of the previous component does not affect the production of a new component in this area.
  • bulges of the component and/or elements protruding beyond the working layer of the powder material are preferably detected by the monitoring device and their height is compared with permissible tolerance values for the height.
  • Such bulges and protruding parts which can be, for example, metal spatter or smoke particles, are capable of causing damage to the powder coating tool and impairing the quality of the component. They also cannot be eliminated during the manufacturing process, which is why reliable detection of these quality defects is essential and must lead to the production of the component being terminated.
  • An optical monitoring device in particular a camera, can expediently be used to detect these and other quality defects in the working layer of the powder bed.
  • the signals from other sensors for example from sensors for measuring the density of the powder working layers and melt pool signatures, can also be used to monitor the quality of the working layer.
  • the height of bulges and / or protruding elements of the component can preferably be detected in that an optical recording of Work shift is carried out by the monitoring device and the recording is examined for shadows cast. These shadows can be created by appropriate lighting of the working layer.
  • the working layer is examined for grooves and notches with a monitoring device and if grooves or notches are detected in the working layer of the powder material, damage to a powder coating tool is indicated and/or a change of the powder coating tool in the production plant is triggered.
  • Manufacturing plants with tool changing devices are already known. If grooves or notches occur in the powder working layer as a result of sheer wear or damage to the powder coating tool, an automatic tool change can be carried out in such a production system.
  • Chatter marks can also be caused by the powder application tool colliding with bulges and/or protruding elements of a component. You can also display an indication that permissible tolerance values for the recorded quality parameters in the area of the working layer of a component have been exceeded, so that the production of this component can be ended alternatively or additionally.
  • the monitoring device can also be used to detect the occurrence of smoke and, when smoke is detected, the exposure source(s) of the production plant can be controlled in such a way that smoke is avoided when exposure is performed on the following work shifts.
  • Smoke is a sign of unfavorable process conditions such as overheating.
  • the detection of smoke can trigger a control signal that changes the assignment of the exposure sources, for example, so that overheating when exposing subsequent work shifts can be avoided.
  • Chatter marks can also be detected by image processing programs in optical recordings of the work shift. They are caused by too high and/or uneven powder application speed. A homogeneous application of the powder layer can be ensured again by changing the powder application speed accordingly.
  • the monitoring device can detect component areas that are not covered by a work shift and to trigger a reduction in the velocity of a protective gas in the production facility. Exposed areas of the component after application of the powder working layer indicate blowing off of the powder, which is usually triggered by too high a protective gas velocity. These exposed areas are clearly visible in a photograph of the working layer of the powder material. By automatically reducing the speed of the shielding gas, it can be ensured that this error is not repeated when applying subsequent work shifts.
  • the invention also relates to a manufacturing system for the additive manufacturing of components from a powder material, with a construction platform arranged in a construction chamber, to which the powder material is applied in layers and locally welded by exposure, which is characterized in that it has a monitoring device with which quality parameters a working layer of the powder material can be detected, and with an evaluation device for comparing the quality parameters detected by the monitoring device with permissible tolerance values for the quality parameters, the evaluation device being coupled to a control device of the production plant.
  • a manufacturing system for the additive manufacturing of components from a powder material, with a construction platform arranged in a construction chamber, to which the powder material is applied in layers and locally welded by exposure, which is characterized in that it has a monitoring device with which quality parameters a working layer of the powder material can be detected, and with an evaluation device for comparing the quality parameters detected by the monitoring device with permissible tolerance values for the quality parameters, the evaluation device being coupled to a control device of the production plant.
  • the invention also includes a control device for a production plant according to the invention for carrying out a method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a recording of a first working shift with quality defects from the diagram in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a recording of a second work shift with quality defects from the diagram in FIG. 1;
  • the quality signal Q plotted on the vertical axis can assume values between 0 and 1, with 0 indicating perfect quality and 1 indicating very poor quality. As can be seen from the diagram, the value of the quality signal Q changes between layers 1500 and 1560 from an uncritical to a critical value Q>0.6.
  • Fig. 2 shows a recording of the working layer 1500
  • Fig. 3 shows a recording of the working layer 1540 from the diagram in Fig. 1.
  • the working layer 1500 is still relatively homogeneous and only has a few short grooves 11 at the edge, there are in the working layer 1540 a deep groove 12 and protruding particles 13-16 can be seen, which are so serious that, according to the method according to the invention, the production of the component would not be continued from the working layer 1526 (see FIG. 1).
  • the quality signal Q roughly reflects the height of the parts above the powder surface.
  • a kind of gamma correction can be carried out to smooth out small and very large defects, since the absolute value of Q is irrelevant for small defects close to the resolution limit and for very large defects.
  • the gray value contrast of the detected grooves can be used as the quality signal Q for grooves.
  • the production of the component was not aborted but continued, which resulted in damage to the coating tool.
  • This damage is reflected in the deep groove 12 in FIG.
  • the coating tool is therefore unusable and must be replaced, which could have been avoided by aborting the production of the component just produced using the method according to the invention in good time.
  • the production of the next component can be started according to the method according to the invention.
  • the quality parameter Q is calculated directly from the area ratio between the entire recorded and the coated area. This ratio is multiplied by a factor of 10, so that a quality value of 1 corresponds to an uncoated area of 10%.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, das auf eine Bauplattform in einer Baukammer der Fertigungsanlage schichtweise aufgetragen und durch Belichtung lokal verschweißt wird, wobei mittels einer Überwachungseinrichtung Qualitätsparameter (Q) einer Arbeitsschicht (AS) des Pulvermaterials zumindest im Bereich des oder der in der Fertigung befindlichen Bauteile erfasst und ausgewertet werden und bei Überschreiten von zulässigen Toleranzwerten für die erfassten Qualitätsparameter (Q) die Fertigung des oder der betroffenen Bauteile beendet wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, das auf eine Bauplattform in einer Baukammer der Fertigungsanlage schichtweise aufgetragen und durch Belichtung lokal verschweißt wird.
Pulverbettverfahren wie SLS (Selective Laser Sintering), SLM (Selective Laser Melting) und SEBM (Selective Electron Beam Melting) erlauben die Fertigung von Bauteilen mit der höchsten Geometriefreiheit.
Bei diesen Verfahren ist die Qualität der Arbeitsschicht im Pulverbett ein entscheidender Faktor für die Herstellung qualitativ hochwertiger Bauteile.
Die Qualität der Arbeitsschicht wirkt sich außerdem auf die von der Fertigungsanlage verwendeten Werkzeuge aus.
Es wurde daher in der DE 10 2018 218 991 Al vorgeschlagen, optische Aufnahmen der Arbeitsschicht des Pulverbetts während der Fertigung eines Bauteils vorzunehmen und diese Aufnahmen auf Fehler in der Arbeitsschicht wie zu geringe Pulverdosierung oder Schmauchpartikel zu untersuchen. Bei Fehlern, die nachgebessert werden können wie bspw. im Falle einer unvollständigen Arbeitsschicht, kann die Fertigungsanlage derart angesteuert werden, dass vor dem Aufschmelzen des Pulvers durch die Belichtungsquelle die Arbeitsschicht vervollständigt wird. Bei gravierenderen Fehlern wird die Anlage abgeschaltet, um Beschädigungen der Werkzeuge, insbesondere der Pulverbeschichtungswerkzeuge zu vermeiden. Letztere Maßnahme führt jedoch insbesondere bei der Serienfertigung von Bauteilen zu unerwünschten Verzögerungen im Produktionsablauf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Verzögerungen und Unterbrechungen bei der Fertigung von Bauteilen in Pulverbettverfahren aufgrund fehlerhafter Arbeitsschichten zu vermeiden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, das auf eine Bauplattform in einer Baukammer der Fertigungsanlage schichtweise aufgetragen und durch Belichtung lokal verschweißt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels einer Überwachungseinrichtung Qualitätsparameter einer Arbeitsschicht des Pulvermaterials zumindest im Bereich des oder der in der Fertigung befindlichen Bauteile erfasst und ausgewertet werden und bei Überschreiten von zulässigen Toleranzwerten für die erfassten Qualitätsparameter die Fertigung des oder der betroffenen Bauteile beendet wird.
Durch die Beendigung der Fertigung des von der fehlerhaften Arbeitsschicht betroffenen Bauteils wird zwar dieses Bauteil „geopfert", doch wird eine Beschädigung von Werkzeugen der Anlage vermieden. Und Unterbrechungszeiten der Fertigungsanlage können auf ein Minimum begrenzt werden. Aufgrund der Qualitätsmängel der Pulverarbeitsschicht ist eine zufriedenstellende Fertigstellung des gerade in der Herstellung befindlichen Bauteils allerdings in den meisten Fällen sowieso nicht möglich, sodass der Abbruch der Fertigung dieses Bauteils keinen wirklichen Nachteil darstellt.
Bei einer parallelen Fertigung mehrerer Bauteile mit der Fertigungsanlage kann bei Überschreiten von zulässigen Toleranzwerten für die erfassten Qualitätsparameter der Arbeitsschicht im Bereich eines Bauteils nach Beendigung der Fertigung dieses Bauteils die Fertigung der nicht betroffenen Bauteile fortgesetzt werden. Der bereichsweise Qualitätsmangel in der Pulverarbeitsschicht führt somit zu keinem Zeitverlust in der Fertigung der Bauteile.
Weiter ist es von Vorteil, wenn auf den von der Überwachungseinrichtung erfassten, qualitativ minderwertigen Bereich der Arbeitsschicht des Pulvermaterials solange neue Pulverschichten aufgetragen werden, bis eine Arbeitsschicht des Pulvermaterials vorliegt, deren von der Überwachungseinrichtung erfassten Qualitätsparameter innerhalb des Toleranzbereichs liegen, bevor in diesem Bereich der Arbeitsschicht mit der Fertigung des nächsten Bauteils begonnen wird. Damit kann sichergestellt werden, dass sich der Qualitätsmangel in der Arbeitsschicht des vorhergehenden Bauteils nicht auf die Fertigung eines neuen Bauteils in diesem Bereich auswirkt.
Vorzugsweise werden von der Überwachungseinrichtung insbesondere Aufwölbungen des Bauteils und/oder über die Arbeitsschicht des Pulvermaterials hervorstehende Elemente erfasst und deren Höhe mit zulässigen Toleranzwerten für die Höhe verglichen. Solche Aufwölbungen und vorstehenden Teile, die beispielsweise Metallspritzer oder Schmauchteilchen sein können, sind in der Lage, Beschädigungen des Pulverbeschichtungswerkzeugs zu verursachen und die Qualität des Bauteils zu beeinträchtigen. Sie lassen sich während des Fertigungsprozesses auch nicht eliminieren, weshalb ein sicheres Erfassen dieser Qualitätsmängel unerlässlich ist und zu einem Abbruch der Fertigung des Bauteils führen müssen.
Zur Erfassung dieser und anderer Qualitätsmängel der Arbeitsschicht des Pulverbetts kann zweckmäßigerweise eine optische Überwachungseinrichtung, insbesondere eine Kamera eingesetzt werden. Selbstverständlich können auch die Signale anderer Sensoren, beispielsweise von Sensoren zur Dichtemessung der Pulverarbeitsschichten und Meltpool-Signaturen zur Überwachung der Qualität der Arbeitsschicht herangezogen werden.
Die Höhe von Aufwölbungen und/oder hervorstehenden Elementen des Bauteils kann vorzugsweise dadurch detektiert werden, dass eine optische Aufnahme der Arbeitsschicht durch die Überwachungseinrichtung vorgenommen und die Aufnahme auf Schattenwürfe untersucht wird. Diese Schattenwürfe können durch eine entsprechende Beleuchtung der Arbeitsschicht erzeugt werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn mit Überwachungseinrichtung die Arbeitsschicht auf Rillen und Kerben untersucht wird und bei Detektion von Rillen oder Kerben in der Arbeitsschicht des Pulvermaterials eine Beschädigung eines Pulverbeschichtungswerkzeugs angezeigt und/oder ein Wechsel des Pulverbeschichtungswerkzeugs in der Fertigungsanlage ausgelöst wird. Fertigungsanlagen mit Werkzeugwechseleinrichtungen sind bereits bekannt. Entstehen durch reine Abnutzung oder durch Beschädigungen des Pulverbeschichtungswerkzeugs Rillen oder Kerben in der Pulverarbeitsschicht kann in einer solchen Fertigungsanlage ein automatischer Werkzeugwechsel durchgeführt werden.
Rattermarken können auch durch Kollisionen des Pulverauftragswerkzeugs mit Aufwölbungen und/oder hervorstehenden Elementen eines Bauteils entstehen. Sie können damit ebenfalls einen Hinweis auf ein Überschreiten von zulässigen Toleranzwerten für die erfassten Qualitätsparameter im Bereich der Arbeitsschicht eines Bauteils darstellen, so dass alternativ oder zusätzlich die Fertigung dieses Bauteils beendet werden kann.
Mit der Überwachungseinrichtung kann auch das Auftreten von Schmauch erfasst werden und bei Detektion von Schmauch der oder die Belichtungsquellen der Fertigungsanlage derart angesteuert werden, dass das Entstehen von Schmauch bei Belichtung der folgenden Arbeitsschichten vermieden wird. Schmauch ist ein Zeichen von ungünstigen Prozessbedingungen wie Überhitzungen. Das Detektieren von Schmauch kann ein Regelsignal auslösen, das beispielsweise die Zuordnung der Belichtungsquellen verändert, damit Überhitzungen beim Belichten darauffolgender Arbeitsschichten vermieden werden können.
Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn mit der Überwachungseinrichtung die Arbeitsschicht auf Rattermarken untersucht wird und bei Detektion von Rattermarken die Auftragsgeschwindigkeit eines Pulverauftragswerkzeugs reduziert wird. Rattermarken können ebenfalls durch Bildverarbeitungsprogramme in optischen Aufnahmen der Arbeitsschicht erkannt werden. Sie entstehen durch eine zu hohe und/oder ungleichmäßige Pulverauftragsgeschwindigkeit. Durch eine entsprechende Veränderung der Pulverauftragsgeschwindigkeit kann ein homogener Auftrag der Pulverschicht wieder gewährleistet werden.
Es ist außerdem möglich, mit der Überwachungseinrichtung von einer Arbeitsschicht nicht abgedeckte Bauteilbereiche zu erfassen und eine Reduzierung der Geschwindigkeit eines Schutzgases der Fertigungsanlage auszulösen. Freigelegte Bereiche des Bauteils nach Auftrag der Pulverarbeitsschicht deuten auf ein Abblasen des Pulvers hin, das in der Regel durch eine zu hohe Schutzgasgeschwindigkeit ausgelöst wird. Diese freigelegten Bereiche sind in einer Aufnahme der Arbeitsschicht des Pulvermaterials gut zu erkennen. Durch eine automatische Reduzierung der Schutzgasgeschwindigkeit kann sichergestellt werden, dass sich dieser Fehler beim Aufträgen nachfolgender Arbeitsschichten nicht wiederholt.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Fertigungsanlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, mit einer in einer Baukammer angeordneten Bauplattform, auf die das Pulvermaterial schichtweise aufgetragen und durch Belichtung lokal verschweißt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Überwachungseinrichtung aufweist, mit welcher Qualitätsparameter einer Arbeitsschicht des Pulvermaterials erfassbar sind, und mit einer Auswerteeinrichtung zum Vergleichen der von der Überwachungseinrichtung erfassten Qualitätsparameter mit zulässigen Toleranzwerten für die Qualitätsparameter, wobei die Auswerteeinrichtung mit einer Steuereinrichtung der Fertigungsanlage gekoppelt ist. Eine solche Anlage ist ausgelegt, ein erfindungsgemäßes Verfahren vollautomatisch durchzuführen.
Außerdem umfasst die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für eine erfindungsgemäße Fertigungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung.
Im Folgenden werden verschiedene Qualitätsmängel von Arbeitsschichten eines Pulvermaterials anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm der Beschichtungsqualität über verschiedene Arbeitsschichten eines Pulvermaterials während einer Bauteilfertigung;
Fig. 2 eine Aufnahme einer ersten Arbeitsschicht mit Qualitätsmängeln aus dem Diagramm in Fig.l;
Fig. 3 eine Aufnahme einer zweiten Arbeitsschicht mit Qualitätsmängeln aus dem Diagramm in Fig. 1;
Fig. 4 eine Aufnahme einer weiteren Arbeitsschicht mit Qualitätsmängeln.
Fig. 1 zeigt den Verlauf der Qualität Q der Arbeitsschichten AS eines Pulvermediums über den gesamten Fertigungsprozess eines Bauteils hinweg. Auf der horizontalen Achse sind die Nummern der aufeinanderfolgenden Arbeitsschichten AS aufgetragen. Das auf der senkrechten Achse aufgetragene Qualitätssignal Q kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen, wobei 0 eine perfekte Qualität anzeigt und 1 eine sehr schlechte Qualität. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, wechselt der Wert des Qualitätssignals Q zwischen den Schichten 1500 und 1560 von einem unkritischen auf einen kritischen Wert Q > 0,6.
Fig. 2 zeigt eine Aufnahme der Arbeitsschicht 1500 und Fig. 3 eine Aufnahme der Arbeitsschicht 1540 aus dem Diagramm in Fig. 1. Während die Arbeitsschicht 1500 noch relativ homogen ausgebildet ist und nur am Rand einige kurze Rillen 11 aufweist, sind in der Arbeitsschicht 1540 eine tiefe Rille 12 sowie hervorstehende Partikel 13-16 zu erkennen, die derart schwerwiegend sind, dass gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits ab der Arbeitsschicht 1526 (s. Fig. 1) die Fertigung des Bauteils nicht fortgesetzt würde. Bei den hervorstehenden Teilen 13-16 spiegelt das Qualitätssignal Q grob die Höhe der Teile über der Pulveroberfläche wieder. Um kleine und sehr große Defekte etwas zu glätten, kann eine Art Gamma-Korrektur durchgeführt werden, da für kleine Defekte nahe der Auflösungsgrenze und bei sehr großen Defekten der absolute Wert von Q irrelevant ist.
Für Rillen kann der Grauwertkontrast der delektierten Rillen als Qualitätssignal Q verwendet werden.
Im dargestellten Beispiel wurde die Fertigung des Bauteils nicht abgebrochen sondern weitergeführt, was zu einer Beschädigung des Beschichtungswerkzeugs geführt hat. Diese Beschädigung drückt sich in der tiefen Rille 12 in Fig. 3 in der Arbeitsschicht 1540 aus. Das Beschichtungswerkzeug ist damit unbrauchbar und muss ausgetauscht werden, was durch einen rechtszeitigen Abbruch der Fertigung des gerade hergestellten Bauteils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hätte vermieden werden können.
Nach Aufbringen ausreichend vieler homogener Arbeitsschichten auf diejenige Arbeitsschicht, die zu einem Abschalten der Fertigung des Bauteils geführt hat - im dargestellten Beispiel die Schicht 1526 -, um alle Qualitätsmängel dieser Schicht abzudecken, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der Produktion des nächsten Bauteils begonnen werden.
In Fig. 4 ist eine Aufnahme einer nicht vollständigen Arbeitsschicht 100 gezeigt, wobei die fehlenden Bereiche 110 gepunktet markiert sind. Dieser Qualitätsmangel kann durch eine Neubeschichtung mit Pulvermaterial behoben werden und führt daher nicht zu einem Abbruch der Fertigung des gerade hergestellten Bauteils. Der Qualitätsparameter Q berechnet sich in diesem Fall direkt aus dem Flächenverhältnis zwischen der gesamten erfassten und der beschichteten Fläche. Dieses Verhältnis wird mit dem Faktor 10 multipliziert, sodass ein Qualitätswert von 1 einer unbeschichteten Fläche von 10% entspricht.

Claims

8 Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Fertigungsanlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, das auf eine Bauplattform in einer Baukammer der Fertigungsanlage schichtweise aufgetragen und durch Belichtung lokal verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Überwachungseinrichtung Qualitätsparameter (Q) einer Arbeitsschicht (AS) des Pulvermaterials zumindest im Bereich des oder der in der Fertigung befindlichen Bauteile erfasst und ausgewertet werden und bei Überschreiten von zulässigen Toleranzwerten für die erfassten Qualitätsparameter (Q) die Fertigung des oder der betroffenen Bauteile beendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer parallelen Fertigung von mehreren Bauteilen mit der Fertigungseinrichtung bei Überschreiten von zulässigen Toleranzwerten für die erfassten Qualitätsparameter (Q) der Arbeitsschicht im Bereich eines Bauteils nach Beendigung der Fertigung dieses Bauteils die Fertigung der nicht betroffenen Bauteile fortgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den von der Überwachungseinrichtung erfassten, qualitativ minderwertigen Bereich der Arbeitsschicht (AS) des Pulvermaterials solange neue Pulverschichten aufgetragen werden, bis eine Arbeitsschicht (AS) des Pulvermaterials vorliegt, deren von der Überwachungseinrichtung erfassten Qualitätsparameter (Q) innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs liegen, bevor in diesem Bereich der Arbeitsschicht mit der Fertigung des nächsten Bauteils begonnen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Überwachungseinrichtung insbesondere Aufwölbungen eines Bauteils und/oder über die Arbeitsschicht des Pulvermaterials hervorstehende Elemente (13-16) erfasst und deren Höhe mit zulässigen Toleranzwerten für die Höhe verglichen werden. 9
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Überwachungseinrichtung, insbesondere eine Kamera eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Aufnahme der Arbeitsschicht (AS) durch die Überwachungseinrichtung vorgenommen und durch Schattenwürfe in der Aufnahme das Vorhandensein und die Höhe von Aufwölbungen und/oder hervorstehenden Elementen eines Bauteils detektiert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Überwachungseinrichtung die Arbeitsschicht (AS) auf Rillen (11, 12) und Kerben untersucht wird und bei Detektierung von Rillen (11, 12) oder Kerben in der Arbeitsschicht (AS) des Pulvermaterials außerhalb des zulässigen Toleranzbereichs eine Beschädigung eines Pulverbeschichtungswerkzeugs angezeigt und/oder ein Wechsel des Pulverbeschichtungswerkzeugs in der Fertigungsanlage ausgelöst wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Überwachungseinrichtung das Auftreten von Schmauch erfasst wird und bei Detektion von Schmauch der oder die Belichtungsquellen der Fertigungsanlage derart angesteuert werden, dass das Entstehen von Schmauch bei Belichtung der folgenden Arbeitsschichten (AS) vermieden wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Überwachungseinrichtung die Arbeitsschicht (AS) auf Rattermarken untersucht wird und bei Detektion von Rattermarken die Auftragsgeschwindigkeit eines Pulverauftragswerkzeugs reduziert wird und/oder die Fertigung eines Bauteils im Bereich der Rattermarken beendet wird. 10 erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Überwachungseinrichtung von einer Arbeitsschicht (AS) nicht abgedeckte Bauteilbereiche (110) erfasst werden und eine Reduzierung der Geschwindigkeit eines Schutzgases der Fertigungsanlage ausgelöst wird. Fertigungsanlage zur additiven Herstellung von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, mit einer in einer Baukammer angeordneten Bauplattform, auf die das Pulvermaterial schichtweise aufgetragen und durch Belichtung lokal verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Überwachungseinrichtung aufweist, mit welcher Qualitätsparameter (Q) einer Arbeitsschicht (AS) des Pulvermaterials erfassbar sind, und mit einer Auswerteeinrichtung zum Vergleichen der von der Überwachungseinrichtung erfassten Qualitätsparameter (Q) mit zulässigen Toleranzwerten für die Qualitätsparameter (Q), wobei die Auswerteeinrichtung mit einer Steuereinrichtung der Fertigungsanlage gekoppelt ist. Steuerungseinrichtung für eine Fertigungsanlage nach Anspruch 11 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
PCT/EP2022/081406 2021-11-12 2022-11-10 Verfahren zum betreiben einer fertigungsanlage zur additiven herstellung von bauteilen aus einem pulvermaterial WO2023083930A1 (de)

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