R. Bernhard
P. Neef
H. Wiche
V. Wesling
C. Hoff
J. Hermsdorf
S. Kaierle

Entwicklung einer intelligenten Prozessüberwachung und Regelung zum Laserauftragschweißen von Multimaterial-Verbindungen

Niedersächsisches Symposium Materialtechnik
25.-26. Februar
online
2021
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Im Rahmen des Forschungsprojektes „Generative Fertigung optischer, thermaler und struktureller (OTS)-Komponenten“ (GROTESK) werden neuartige Multimaterial-Werkstoffe und deren Verbindungen mit Laserkomponenten entwickelt. Für die addi-tive Verarbeitung dieser Materialien eignet sich das Laserauftragschweißen beson-ders, da bei diesem Verfahren auf Freiformoberflächen Material aufgeschweißt wer-den kann. Vorangegangene Untersuchungen zeigen, dass durch den Einsatz von pul-verförmigen Werkstoffen verschiedener Zusammensetzung die Eigenschaften des Materialauftrags gezielt einstellbar sind. Eine Herausforderung stellt dabei jedoch die Verarbeitung der dafür entwickelten kupferbasierten Spezialwerkstoffe dar, sodass Imperfektionen im generierten Bauteil auftreten können. Konventionelle Schmelz-badtemperaturregler stoßen hier aufgrund der Materialzusammensetzung des pulver-förmigen Zusatzwerkstoffs an ihre Grenzen. Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt den Einsatz einer intelligenten Prozessüberwachung und -regelung für Spezialwerk-stoffe. Die Verarbeitung dieser Werkstoffe ist mit konventioneller, pyrometrischer Prozessregelung aufgrund der stark variierenden Emissivitäten nicht möglich. Es wird gezeigt, wie Schmelzbäder mittels künstlicher neuronaler Netze klassifiziert und an-schließend durch Bildverarbeitung Merkmale extrahiert werden können. Die so er-mittelte Schmelzbadoberfläche bildet die Eingangsgröße für eine nachgeschaltete Prozessregelung. Die Verarbeitung der Spezialwerkstoffe im Regelkreis mit Laser-leistung, Vorschubgeschwindigkeit oder Pulverzufuhr zielt auf die Qualitätssteige-rung der Multimaterial-Verbindungen ab.