Hochaufgelöste temperaturfeldbasierte Prozessregelung beim Laserstrahlschmelzen im Pulverbett

Bei der additiven Fertigung mittels Laserstrahlschmelzen im Pulverbett können Wärmeakkumulationen die Bauteilqualität negativ beeinflussen und Prozessabbrüche notwendige machen. Bei Verwendung konstanter Prozessparameter lassen sich Wärmeakkumulationen nur bedingt verhindern. Um die Qualität von mittels Laserstrahlschmelzen im Pulverbett additiv gefertigten Bauteilen zu verbessern ist es daher üblich, die Bauteile in verschiedene Überhang-, Kontur- sowie Innenvolumenbereichen einzuteilen und die Prozessparameter für jeden Bereich individuell zu optimieren. Um diese herkömmliche zeit- und kostenintensive Parameteroptimierung obsolet zu machen, wird ein Regelkonzept benötigt, welches Wärmeakkumulationen unabhängig von der Bauteilgeometrie verhindern kann. Mit diesem Ziel wurde die Eignung einer auf Temperaturfeldern basierenden ortsaufgelösten Prozessregelung zur Gewährleistung hoher Bauteilqualitäten untersucht. Hierbei wurden koaxiale Quotientenpyrometermessungen eingesetzt, um zeitlich und örtlich hochaufgelöste Temperaturmaps jeder Schicht im Pulverbettprozess zu erzeugen. Mittels dieser Methode können Wärmeakkumulationen in-situ detektiert und quantifiziert werden. Die quantifizierte Information hinsichtlich der in einzelnen Bauteilbereichen vorliegenden Wärmeakkumulation wird dann genutzt, um automatisiert und lokal aufgelöst in der jeweils nachfolgenden Schicht eine Anpassung der Laserleistung vorzunehmen, wodurch hohe Bauteilqualitäten resultieren.