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Synchronized Path Infrared Thermography (SPIT) ist eine In-situ-Prozessüberwachungsmethode für das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/ M), welche unter der Oberfläche liegende Defekte im Druckprozess erkennen kann. Mittels Infrarotthermographie wird das Abkühlverhalten des Schmelzbads bzw. des Bauteils schichtweise erfasst und über verschiedene Auswertealgorithmen Materialdefekte in Echtzeit detektiert. Defekte zeigen sich im Abkühlverhalten durch eine Temperaturabweichung gegenüber dem fehlerfreien Material. Das System nutzt zwei zueinander synchronisierte Galvanometerscanner, wobei ein Scanner den Bearbeitungslaser steuert und der zweite das Sichtfeld einer Infrarotkamera präzise über das Schmelzbad bzw. Bauteil nachführt.
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Projektinhalte und -ziele:

➤ In-situ-Prozessüberwachung: kontinuierliche Erfassung prozessspezifischer thermischer Informationen während des gesamten Fertigungsprozesses im PBF-LB/M-Verfahren.

➤ Automatisierte Defektdetektion: automatisierte Identifikation von Prozessanomalien sowie internen Bauteilfehlern wie Porosität direkt während des Druckvorgangs.

➤ Hochauflösende thermische Analyse: präzise, ortsaufgelöste Beobachtung und Charakterisierung des Schmelzbads sowie der angrenzenden Wärmeeinflusszone in Echtzeit.

➤ Effizienzsteigerung und Qualitätssicherung: Reduktion des Aufwands für nachgelagerte Qualitätskontrollen (NDT) sowie die Minimierung von Ausschuss durch rechtzeitige Interventionen.

Ergebnis: Hier geht es um ein laufendes Projekt. Die folgenden Meilensteine wurden bereits erreicht:

➤ Das Erfassen von oberflächennahen Defekten bis zu einem kleinsten Durchmesser von ca. 350 µm ist nachgewiesen.

➤ Aktuell wird weitere Forschungsarbeit betrieben, um noch kleinere Defekte sicher zu erfassen.

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Wissenschaftliche Veröffentlichungen:

➤ Process Monitoring Using Synchronized Path Infrared Thermography in PBF-LB/M
https://www.mdpi.com/1424-8220/22/16/5943

➤ Pixelwise high-temperature calibration for in-situ temperature measuring in powder bed fusion of metal with laser beam
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844024050205

➤ Active thermography for in-situ defect detection in laser powder bed fusion of metal
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1526612524010041