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双方向センサ技術、レーザ材料蒸着最適化

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July, 22, 2019, Aachen--積層造形製造されたコンポーネントの品質は、製造プロセスだけでなく、インラインプロセス制御にも依存する。プロセスコントロールが、確実なコーティングプロセスを保証する。それが、目標形状からの偏差を直ちに検出するからである。
 LASER World of PHOTONICS 2019で、フラウンホーファーILTは、双方向センサ技術が、商用オプティクスとともにLaser Material Deposition (LMD)でいかにうまく利用できるかをデモした。
 フラウンホーファーILTは、約10年前から、特に製造計測技術向けに光学センサ技術を開発している。取り分け、その»bd-1«センサ技術は、例えば金属片厚さ計測で、その能力を証明している。プロセスは双方向であるので、レーザ計測照射は同じパスを前後に辿る。トランスミッタとレシーバは、相互に調整する必要はない。したがって計測照射はスキャナミラーあるい偏光デバイスによってガイドできる。このため、»bd-1«計測技術は、例えばレーザ堆積に使用されるレーザビームと非常によく調和できる。

»bd-1«センサ技術はプロセス変動を補償
 これらの特徴は、積層造形プロセスでも同様に双方向センサ技術を使う利点として議論されている。例えば、レーザ材料堆積(LMD)におけるトラック高さ、層厚は、多くの要素に依存する。プロセスパラメータを一定にしようとする努力にもかかわらず、常に変動がある。例を挙げれば、材料供給や反転ポイントでの移動速度である。例えば、材料供給は、思い通りに安定化できないので、アプリケーションの品質は、被覆厚の連続的インラインモニタリングに依存する。このモニタリングにより、トラック高さや層の変動に迅速に反応できるのである。双方向インライン計測を品質保証やプロセス制御に利用することができる、特に大型コンポーネントのレーザ材料堆積(LMD)の場合である。

商用レーザオプティクス導入は容易
 その計測技術は当初、所内光学システムに組み込まれていた。フラウンホーファーILTは、主要なドイツレーザメーカーの標準的商用オプティクスで»bd-1«センサ技術がいかに良好に動作するかをミュンヘンの展示会で示している。そのようなソリューションは、大した努力なしで実装可能である。»bd-1«計測ヘッドがコンパクトな設計であるため、既存のオプティクスに簡単に組み込めるからである。適用されたトラック高さを方向とは独立に計測するために、計測放射は、プロセス放射と同軸的に結合されており、ミラーによりアプリケーションポイントあたりで偏光される。

 ユーザーは、品質保証のために、また製造プロセスのリアルタイム制御設定のために、粉体ベースおよび同軸ワイヤベースLMDプロセスに»bd-1«センサ技術を適用できる。センサは、レーザ穴開け、レーザマイクロストラクチャリングなど、他のアプリケーションのモニタリング、制御にも適している。
(詳細は、https://www.ilt.fraunhofer.de)