Methode zur bauteilindividuellen Prozesssteuerung beim selektiven Laserschmelzen
Michael Ernst Kniepkamp
Die Vorteile von additiven Fertigungsverfahren liegen zum einen in einer hohen Flexibilität des Fertigungsprozesses, da keine bauteilspezifischen Werkzeuge benötigt werden und ein geringer Programmier- und Einrichtungsaufwand anfällt, sowie zum anderen in der Möglichkeit auch komplexe Geometrien in einem Arbeitsschritt zu fertigen. Darüber hinaus bieten additive Fertigungsprozesse durch den schichtweisen Aufbau die Möglichkeit den Bauteilentstehungsprozess genau zu überwachen und über eine lokale Anpassung der Prozessführung gezielt zu beeinflussen.
Diese Dissertation beschäftigt sich mit diesem Gebiet der bauteilindividuellen Prozesssteuerung am Beispiel des selektiven Laserschmelzens von metallischen Werkstoffen. Es wird ein neuartiger Ansatz entwickelt, mit dem die Prozessführung auf Bauteilvoxelebene vorgesteuert werden kann. Die Grundlage bildet dabei ein Softwaretool, welches basierend auf den Bauteil CAD Daten ein Voxelmodell erstellt. Mithilfe eines modularen Ansatzes können den einzelnen Voxeln individuelle Prozessparameter, basierend auf unterschiedlichen Analyse- und Simulationsmethoden, zugewiesen werden. Es wird untersucht wie mit Hilfe von Thermografiemessungen und den Methoden des maschinellen Lernens die thermische Bauteilhistorie vorhergesagt und gezielt gesteuert werden kann. Über eine geometrische Analyse der Bauteildaten wird untersucht wie sich durch eine lokale Anpassung der Laserleistung Qualitätsmerkmale wie die Rundheit von Bohrungen oder die Rauheit von Bauteiloberflächen beeinflussen lassen. Ein weiterer Fokus der Arbeit liegt in der Automatisierung und der Vereinfachung der Berechnungsprozesse um, im Sinne der additiven Fertigung, den Vorbereitungsaufwand für die Fertigung gering zu halten.
