Ter plaatse dimensionele metrologie van hybride geproduceerde werkstukken

Een belangrijke hindernis voor de verdere verspreiding van het lasergebaseerd 3D-printen van metaal in de maakindustrie, is de consistentie van de producten wat betreft geometrische afmetingen. De maatnauwkeurigheid en oppervlakteruwheid van de geproduceerde werkstukken zijn nog steeds inferieur aan die van componenten die worden geproduceerd met conventionele bewerkingsmethoden, vanwege verschillende fenomenen die optreden tijdens het opbouwproces, zoals krimp en kromtrekken. Er wordt echter verwacht dat de hybride benadering (d.w.z. het combineren van een additief met een afnemend proces) de maatnauwkeurigheid van de geproduceerde component kan verbeteren, indien gecombineerd met specifieke meetterugkoppellussen.

Om deze verbetering te kwantificeren en zelfs te controleren, is er dus een duidelijke behoefte om een niet-destructief metrologisch meetsysteem in de procesketen te integreren. Dit zal aanzienlijk de kans vergroten om componenten te maken met een hoge precisie en zonder verdere intensieve nabewerkingen. In dit project zullen we een metrologisch meetsysteem ontwikkelen dat geïntegreerd is in het werkingsgebied (ter plaatse). Tot nu toe is het controleren van het 3D-printproces beperkt gebleven tot het meten van de elektromagnetische straling, die wordt uitgezonden door het smeltbad, met een hogesnelheidscamera.

Onlangs zijn de eerste concepten voorgesteld om geometrische meettechnologie ter plaatse te integreren voor lasergebaseerde productie. Schmitt et al. bijvoorbeeld ontwikkelde een frequentiedomein lagecoherentieinterferometer (FD-LCI), gebaseerd op lagecoherentieinterferometrie, en paste deze techniek toe op laserstructureren en laserverspanen. Fratz et al. ontwikkelde een digitaal holografiesysteem voor metingen van productiefouten in de productielijn. Het belangrijkste nadeel van deze gefocusseerde-lichttechnieken in de productielijn, is dat puntmetingen worden gegenereerd met een laterale resolutie die afhangt van de brandpuntsafstand van de f-thètalens. Ten tweede, wanneer deze metingen tijdens het proces uitgevoerd worden, vinden ze duidelijk niet plaats bij standaardvoorwaarden, en thermische spanningen en invloeden van daaropvolgende stollende lagen zullen de maatstabiliteit van het werkstuk beïnvloeden. Experimentele verificatie van metingen ter plaatse zullen daarom uitgevoerd worden om de representativiteit te onderzoeken om de componentspecificaties tegemoet te komen, en om meetcompensatiestrategieën te ontwikkelen en te valideren.