Poly­mer Powder Spread Pro­cess Mon­it­or­ing Sys­tem

Die Qualifizierung von Maschinen und Teilen basiert immer auf den gesammelten Informationen. Für eine ordnungsgemäße Qualifizierung und zur Gewinnung von Vertrauen in die LS-Technologie sollte der Prozess selbst so genau wie möglich beobachtet und überwacht werden. Im Rahmen dieses DMRC-Projekts wurde ein hochauflösendes bildbasiertes Pulververteilungsüberwachungssystem für den Lasersinterprozess entwickelt. Für jede Schicht wird ein Bild aufgenommen und an eine Software zur Erkennung von Merkmalen durch ein Region Based Convolutional Neural Network (Mask R-CNN) weitergeleitet, wo es auf Fehler in der Pulververteilung analysiert wird. Die Software ist in der Lage, punkt-, linien- und flächenförmige Fehler innerhalb der Pulverstreuung zu erkennen und kann diese von der Belichtungsfläche der Teile unterscheiden. Das Prozessüberwachungssystem ist daher in der Lage, den Bediener zu warnen, wenn der Pulverauftrag in einer kritischen Weise fehlerhaft ist und die Qualität des Teils beeinträchtigt. Anhand dieser Informationen kann das Teil direkt zurückgewiesen, auf Nichtbelichtung eingestellt oder der Auftrag gestoppt werden, um Pulvermaterial, Zeit und Kosten zu sparen.

Bei dem entwickelten System handelt es sich um ein nachrüstbares System, das aus vier Montageeinheiten und der Verarbeitungseinheit für die Software besteht. Zunächst werden die relevanten Prozessinformationen wie Recoaterposition, Vorheizphase und Belichtungsbereiche erfasst. Eine vor der Prozesskammertür positionierte Leuchte erhöht den Schattenwurf der Pulveroberflächentopologie. Fehler in der Pulververteilung neigen dazu, viel prägnantere Schatten zu werfen, was die Erkennung dieser Fehler erleichtert. Die Bilderkennungssoftware ist dann in der Lage, kritische Bereiche zu identifizieren und die Fehler hervorzuheben. Zusätzlich wird die Fehlerschwere, also die erwartete Intensität des Fehlers, mit einer Punktzahl bewertet. Dies ermöglicht eine Unterscheidung zwischen kleinen Fehlern in der Pulververteilung und kritischen Fehlern, die sich auf die optischen, haptischen oder mechanischen Eigenschaften des Teils auswirken.

Dieses System ist das erste Pulverausbreitungsüberwachungssystem für die Lasersintertechnologie, das vollautomatisch läuft und detaillierte Einblicke in die Bedeutung des Pulverausbreitungsprozesses gibt.