Pulverbettüberwachung bei der Multimaterialverabeitung mittels Laserstrahlschmelzen durch aktive Thermografie

Additive Fertigungstechnologien finden zunehmend Anwendung in der industriellen Fertigung. Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (engl. Laser Beam Melting, LBM) gewinnt hierbei insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie auch für die Serienfertigung an Bedeutung. Um die geforderten hohen Qualitätsstandards erfüllen zu können, rücken Technologien und Systeme zur Qualitätssicherung innerhalb der Prozesskette immer mehr in den Fokus. Die Überwachung der Pulveraufbringung spielt hierbei eine entscheidende Rolle, da Ungänzen bzw. Defekte im verfestigten Schichtaufbau meist hier ihre Ursache haben. Aktuelle Forschungen befassen sich mit der Herstellung von laseradditiv gefertigten Multimaterialbauteilen, bei denen mehrere Werkstoffe innerhalb einer Schicht verarbeitet werden. Durch diese Prozessmodifikation ergibt sich für die Pulverbettüberwachung neben der bereits bestehenden Herausforderung, der Erkennung von Beschichtungsfehlern, zusätzlich die neue Anforderung der Materialunterscheidung. Im Rahmen des Multimateriazentrum Augsburgs wird im Forschungsprojekt Multisurv untersucht, welches Potenzial die aktive Thermografie zur Erfüllung dieser Anforderungen besitzt. Durch Voruntersuchungen außerhalb der Anlage konnte bereits nachgewiesen werden, dass Pulver unterschieden, Beschichtungsfehler ab 100 μm und Schichtdickenunterschiede ab 50 μm im Pulverbett detektiert werden können. Um die Übertragbarkeit der Ergebnisse für den Prozess überprüfen zu können, wurde die aktive Thermografie in eine Laserstrahlschmelzanlage integriert und Versuche in der realen Prozessumgebung durchgeführt. Nachfolgend wird daher dargestellt, inwieweit Beschichtungsfehler im Pulverbett und Pulverschichtdickenunterschiede auf bereits verfestigten Schichten mit dem gewählten Ansatz während des Prozesses detektiert werden können.