Die additive Fertigung hat das Potenzial Produktionsprozesse in zahlreichen Branchen grundlegend zu verändern. Trotz ihrer Vorteile steht die Technologie vor erheblichen Herausforderungen, insbesondere was die Qualitätssicherung während des Druckprozesses betrifft. Forscher des Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University haben laut einem Bericht nun ein neuartiges System entwickelt, das Defekte während des Druckprozesses in Echtzeit erkennen kann.
Schlüssellochdefekte im Fokus
Das Team um Vince Pagán und Morgan Trexler hat sich auf die häufig auftretenden Schlüssellochdefekte konzentriert, die während des Pulverbett-Schmelzprozesses entstehen können. Diese Defekte sind kleine Dampfblasen, die sich im Metall bilden und die strukturelle Integrität der gedruckten Teile schwächen können. Sie entstehen, wenn der Laser zu schnell zu viel Energie auf das Metallpulver überträgt, was zu Instabilitäten im geschmolzenen Metall führt.
Das von der Natur inspirierte Erkennungssystem nutzt thermische und spektrale Anomalien zur Identifikation potenzieller Defekte. Durch das kurzzeitige Pausieren des Lasers bei Erkennung einer Anomalie kann das Metall ausreichend abkühlen, um die Bildung von Dampfblasen zu verhindern. Die Entwicklung dieser Technik wurde durch die Zusammenarbeit mit Mark Foster und seinem Team von der Johns Hopkins University ermöglicht, die spezielle Sensoren entwickelten, die innerhalb von Mikrosekunden reagieren können.
Technologie aus der Raketenabwehr
Das schnelle Reaktionssystem, das in der Lage ist, innerhalb von 10 bis 20 Millionstel Sekunden zu agieren, basiert auf Technologien, die ursprünglich für Raketenabwehrsysteme entwickelt wurden. Diese Fähigkeit, extrem schnell auf Daten zu reagieren, ist entscheidend, um Defekte zu verhindern. Die Sensoren sind in ein Steuerungssystem integriert, das direkt mit dem Laser kommuniziert und diesen bei Bedarf abschaltet.
Zukünftige Pläne und KI-Integration
Die APL-Forschungsgruppe plant, künstliche Intelligenz in das System zu integrieren, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Feedbacks zu verbessern. Diese Weiterentwicklung verspricht, die Zuverlässigkeit des 3D-Drucks weiter zu erhöhen und könnte zu einer breiteren Akzeptanz dieser Technologie in kritischen Sektoren führen.
