Geometric measuring and testing technologies for Additive Manufacturing (C4) (SFB 814 (C4))
Third Party Funds Group - Sub project
Acronym: SFB 814 (C4)
Start date : 01.07.2011
End date : 30.06.2023
Website: https://www.crc814.research.fau.eu/projekte/c-bauteile/teilprojekt-c4/
Overall project details
Overall project
CRC 814 - Additive Manufacturing (SFB 814)
July 1, 2011 - June 30, 2023
Overall project speaker:
Project details
Short description
Short description
The aim of this project is to achieve the metrological traceability of geometric pore measurements with computed tomography (CT) to increase the relevance of CT for nondestructive testing with regard to process failures. While in a first step this will be achieved for transparent measurement standards using high-resolution optical tomography, the transferability to additively manufactured parts will be ensured by experimental and simulation based investigations. In this way, concrete statements regarding measurement uncertainties are enabled.
Scientific Abstract
Die Qualität von lasergesinterten Bauteilen wird von vielen unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Schwindung, Verzug, Lunker und Materialeinschlüsse, sowie Schwankungen der Oberflächenrauheit wirken sich auf die Funktionalität der Bauteile aus.
Um bereits während der Bauphase die Qualität und Maßhaltigkeit von additiv gefertigten Bauteilen überprüfen zu können, werden im Teilprojekt C4 die wissenschaftlichen Grundlagen für eine inkrementellen in situ und in-Prozess Prüfung basierend auf optischen Messprinzipien untersucht. Am Beispiel eines Lasersinterprozesses (LSS-K) für Polymere werden angepasste Messstrategien realisiert und evaluiert. Dabei kann gezeigt werden, dass alleine mit einer ausschließlich dimensionalen inkrementellen Messung nicht alle Ursachen für Bauteilabweichungen eindeutig zugeordnet werden können. Für eine zielgerichtete Korrektur der Fertigungsparameter sind die daraus resultierenden Unsicherheiten damit noch zu groß.
Gegenstand weiterer Untersuchungen ist es daher, die bisherige fotogrammetriebasierte Messtechnik einerseits um die Messung weiterer Einflussgrößen wie Laserleistung, Schmelzpoolgröße sowie Anlagen- und Messsystemtemperatur zu erweitern, andererseits Referenzierungssysteme zur Verkürzung des metrologischen Kreises und zur Reduzierung der Messunsicherheiten aufzubauen. Damit können Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge für Fertigungsabweichungen besser quantifiziert werden, was zu einem verbesserten Prozessverständnis beiträgt, eine Korrektur dieser Einflüsse ermöglicht sowie die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit von SLM-Bauteilen signifikant verbessert.
Eine Verknüpfung der gewonnenen Erkenntnisse und Informationen soll zu einer Bauteilüberwachung führen, wodurch ein Trend zur Abweichung von der idealen Geometrie erkannt und korrigiert werden kann.
Neben der Begutachtung der Bauteilqualität durch in situ Messtechnik, ist eine Postprozessmessung zur Feststellung von inneren als auch äußeren Merkmale erforderlich. Hierbei stellen innere Defekte wie die Bauteilporosität einen relevanten Bewertungsparameter auf die Stabilität dar. Zur Bewertung der Porosität stellt die Röntgen-Computertomografie ein zerstörungsfreies, ortsaufgelöstes Analyseverfahren dar, dass mittels zweidimensionaler Durchstrahlungsbilder eine dreidimensionale Rekonstruktion des Bauteils zulässt. Dies ermöglicht eine Eingrenzung der Lage der Poren und macht weitere Analysen möglich. Diese Bewertung wird jedoch durch den bisherigen Stand der Technik in Bezug auf die Auflösung, Messartefakte und der fehlenden Möglichkeiten zur Angabe von Messunsicherheiten begrenzt. Auf Hinblick dessen sollen durch CT-Simulationen eines modellierten virtuellen metrologischen CTs und realen metrologischen CT-Analysen ein Porositätsnormal entwickelt werden, dass eine Detektierbarkeitsgrenze und eine Fehlerabschätzung ermöglicht.
Durch diese Postprozessmessung soll ein Abgleich mit der in der 2.Förderperiode erarbeitete Inline- und in situ Messverfahren zur Identifizierung lokaler Ursachen von auftretenden Poren fundiert erreicht werden.
Involved:
Tino Hausotte
Project Leader
Benjamin Baumgärtner
Project Member
Martin Lerchen
Project Member
Martin Lerchen
Project Member
