Forscher revolutionieren 3D-Metalldruck mit Echtzeit-Kameratechnik und KI

Forscher revolutionieren 3D-Metalldruck mit Echtzeit-Kameratechnik und KI

Forscher des LaserAnwendungsZentrums (LAZ) der Hochschule Aalen arbeiten daran, das pulverbettbasierte Laserschmelzen von Metallen (PBF-LB/M) zu optimieren – ein zentrales Verfahren der additiven Fertigung. Im Fokus steht die Steigerung von Stabilität und Effizienz bei der Herstellung komplexer, hochleistungsfähiger Metallbauteile. Das Projekt setzt dabei auf fortschrittliche Kameratechnik und Echtzeitüberwachung, um die Methode weiter zu verfeinern.

Das PBF-LB/M-Verfahren spielt eine Schlüsselrolle in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Automobilbau. Bis 2026 werden Automobilhersteller wie Volkswagen und BMW Bauteile aus FeSi6.5, die mit diesem Verfahren gefertigt werden, in Elektromotoren für Rotoren und Statoren einsetzen. Diese in hybriden Fertigungslinien produzierten Komponenten reduzieren Materialabfall und steigern die magnetische Flussdichte um bis zu 15 Prozent.

Das LAZ-Team nutzt zwei Hochleistungs-USB3-Industriekameras des Herstellers IDS Imaging Development Systems. Eine USB3-uEye-CP-Kamera zeichnet globale, dynamische Aufnahmen des gesamten Prozesses auf und erfasst dabei Spritzer, Rauchentwicklung und mechanische Bewegungen. Parallel liefert eine USB3-uEye-SE-Kamera hochauflösende, statische Bilder der Pulverschichten und Bauteilkonturen.

Durch eine Hochgeschwindigkeits-Prozesssteuerung mit Temperaturrückkopplung lassen sich Qualität und Reproduzierbarkeit weiter verbessern. Die Kameras bieten hohe Bildraten, große Bildfelder und präzise Triggeroptionen für sowohl Video- als auch Einzelbildaufnahmen. Diese Konfiguration ermöglicht es den Forschern, die Wechselwirkungen zwischen Laser und Material detailliert zu analysieren und die Fertigungsparameter entsprechend anzupassen.

Für die Zukunft plant das Team, künstliche Intelligenz in die automatisierte Prozessanalyse zu integrieren. Ziel ist es, die Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit in der PBF-LB/M-Produktion weiter zu steigern.

Die Arbeit am LAZ zielt darauf ab, die Zuverlässigkeit und Leistung von PBF-LB/M-Bauteilen zu erhöhen. Mit Echtzeitüberwachung und KI-gestützter Analyse könnte das Projekt neue Maßstäbe für die additive Fertigung in Wachstumsbranchen setzen. Die Erkenntnisse könnten zudem die Verbreitung hybrider Produktionslinien – etwa in der Automobilindustrie – vorantreiben.