Hohe Präzision bei Prozessüberwachung und Fehlererkennung in der additiven Fertigung

Hohe Präzision bei Prozessüberwachung und Fehlererkennung in der additiven Fertigung

Präzises Prozessmonitoring und Fehlererkennung in der additiven Fertigung

Fortschritte bei der Prozessüberwachung und -steuerung sind entscheidend, um die Qualität, Reproduzierbarkeit und Effizienz der additiven Fertigung zu steigern.

1. September 2025

Forschende am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen arbeiten daran, die Qualität des Metall-3D-Drucks zu verbessern. Im Fokus steht das lasergestützte Pulverbettverfahren (PBF-LB/M, Powder Bed Fusion of Metals using Laser Beam), ein zentrales Verfahren zur Herstellung komplexer, hochleistungsfähiger Bauteile. Mit Hilfe moderner Kamerasysteme will das Team die Prozesskontrolle und Effizienz in der additiven Fertigung optimieren.

Die Gruppe für Laser-Materialbearbeitung (LMP) am Fraunhofer ILT überwacht den PBF-LB/M-Prozess mit zwei Hochleistungs-Industriekameras mit USB3-Anschluss. Eine Kamera, das Modell U3-3040CP-C-HQ Rev. 2.2, zeichnet dynamische Vorgänge mit 251 Bildern pro Sekunde und einer Auflösung von 1,58 Megapixeln auf. Dadurch lassen sich Pulververhalten, Spritzer und die Entstehung von Dampfwolken während des Laserschmelzens detailliert analysieren.

Für statische Analysen kommt die U3-3990SE Rev. 1.2 zum Einsatz, die mit 20,36 Megapixeln hochauflösende Bilder liefert. Ihr großformatiger Sony-Pregius-S-Sensor ermöglicht die präzise Erkennung von Anomalien. Ziel der Forschung ist es, die Wechselwirkungen zwischen Laser und Material besser zu verstehen, Fertigungseinstellungen anzupassen und den Ressourceneinsatz zu optimieren. Beteiligt ist auch das LaserApplicationCenter (LAZ) der Hochschule Aalen, das sich auf Prozessstabilität und Effizienz konzentriert. Künftig soll Künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt werden, um dynamische und statische Beobachtungen automatisch auszuwerten – ein Schritt, der Qualität, Reproduzierbarkeit und Nachhaltigkeit in der metallbasierten additiven Fertigung weiter verbessern dürfte.

Das Projekt verbindet Hochgeschwindigkeits- und Hochauflösungsbildgebung, um die PBF-LB/M-Technologie voranzubringen. Durch präzisere Prozessüberwachung und -steuerung trägt die Forschung zu einer effizienteren und zuverlässigeren Produktion von Metallbauteilen bei. Später soll KI die Analyse automatisieren und so kontinuierliche Optimierungen ermöglichen.