Pulverbettüberwachung bei Laserschmelzen von Metallpulvern
Pulverbettüberwachung bei Laserschmelzen von Metallpulvern
Hintergrund und Herausforderung
Der schichtweise Aufbau des Bauteils bedingt ein sich wiederholender Vorgang des Material-/Pulverauftrags. Wird dieser Material nicht korrekt durchgeführt -- meistens handelt es sich um Schichtdicken < 100µm -- kommt es zu Fehlern bei der Belichtung bzw. bei dem Schmelzen des Metallpulvers. Daher ist ein großer Teil der Prozessüberwachung im Bereich der Pulverbett-Überwachung angesiedelt.
Für die Erfassung des Pulverbettzustands kommt in den meisten praktischen Fällen eine einfache SW-Kamera zum Einsatz unterstütz mit Lichtquellen für die ausreichende Beleuchtung.
Kritische Punkte bei der bildbasierten Prozessüberwachung sind perspektivische Verzerrung auf Grund von verschiedenen Kamerablickwinkeln sowie die Ausleuchtung des Bauraums.
Kollision zwischen Bauteil und Pulverauftrags-Einrichtung __Recoater__
Unvollständiger Pulverauftrag
Ursache können die Vibrationen des Antriebs, Pulverdynamik oder ein Bauteilkontakt mit dem Recoater sein, die die Klinge in Schwingung versetzt. Folglich kann dies zu einer Doppelbelichtung einer Schicht führen. Die resultierenden Fehlerbilder sind unterschiedlich, wie sichtbare Riefen im Bauteil oder Fehlstellen im Gefüge. Bei einem wiederholtem Wärmeeintrag derselben Kontur, bei ausbleibendem Pulveraufzug, kann es zu einer lokalen Überhitzung kommen. Speziell an Randbereichen mit kleineren Scanvektoren verschwimmen die Hatchvektoren und es bildet sich eine große Schweißbahn. Es entstehen Spannungen, aufgrund der zu geringen Wärmekapazität und -leitfähigkeit des Materialvolumens und des zu hohen Temperaturgradienten in der Baukammer.
Wenn aufgeschmolzenes Material auf eine bereits belichtete Kontur trifft können Spratzer ent-stehen, die eine geringe Anbindung an die Oberfläche haben und die Klinge des Recoaters beschädigen.
