In Baurichtung ortsaufgelöste Temperaturregelung über emissionsgradunabhängige Pyrometrie beim LPBF

Vorhabenbeschreibung:

Die Notwendigkeit, bei der Bauteilherstellung mittels Laserstrahlschmelzen im Pulverbett (LPBF) lokale kritische Wärmeakkumulationen zu verhindern, macht bisher einen speziellen Designprozess, häufig Erfahrungswissen (ggf. Simulations-Know-How) und u. a. meist das Vorsehen von Stützstrukturen erforderlich. Dies schmälert oder eliminiert zumindest teilweise die Verfahrensvorteile des LPBF-Prozesses und schränkt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch zu häufig ein. Viele Geometrien sind aktuell mit dem Verfahren nicht herstellbar bzw. umsetzbar, weil existierende Methoden keine ausreichende Kompensation oder Vermeidung einer lokalen Wärmeakkumulation ermöglichen. Eine anwenderfreundliche Lösung, welche weitestgehend geometrieunabhängig eine Wärmeakkumulation verhindern kann, ohne die Komplexität des Verfahrens für den Endanwender zu steigern, existiert aktuell nicht. Das beantragte Vorhaben verfolgt daher das Ziel, ein neuartiges Konzept der Temperaturregelung zu realisieren, welches geometrieunabhängig eine Wärmeakkumulation im Aufbauprozess verhindert. Während konventionelle Regelansätze der schichtweisen Prozessregelung für unterschiedlich massive Strukturbereiche unterschiedlich ausgelegt und somit vorab an die Geometrie angepasst werden müssen, soll bei diesem Konzept in Aufbaurichtung geregelt werden. Für jede Bauteilschicht sollen sogenannte 2D-Heatmaps aus der Temperaturmessung erstellt. Die Regeldifferenz soll dann pixelweise (für jeden Flächenpixel auf der Baufläche) durch Vergleich mehrerer Heatmaps in Aufbaurichtung ermittelt werden. Dieser geometrieunabhängige Regelansatz soll systemtechnisch realisiert und validiert sowie die Qualitätssteigerung demonstriert werden. Die angestrebte Lösung würde die Hemmschwelle für den Einstieg in die LPBF-Fertigung für KMU senken, einen neuen Markt für Hersteller benötigter Sensorik (häufig KMU) schaffen und allgemein die Produktionskosten für LPBF-Bauteile durch eine Weiterentwicklung der Technologie verringern.