Laserstrahl-Schmelzen von Metallen mit einer Serienanlage – Prozesscharakterisierung und Erweiterung eines Überwachungssystems:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Erlangen
FAU University Press
2021
|
| Schriftenreihe: | FAU Studien aus dem Maschinenbau
Band 382 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Volltext Volltext Volltext Volltext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | xv, 170 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 17 cm, 552 g |
| ISBN: | 9783961474912 3961474915 9783961474929 |
| DOI: | 10.25593/978-3-96147-492-9 |
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
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INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN
UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
.
IX
BILDVERZEICHNIS
.
XI
TABELLENVERZEICHNIS
.
XV
1
EINLEITUNG
.
I
2
STAND
DER
TECHNIK
UND
FORSCHUNG
.
3
2.1
PROZESSFEHLER
.
3
2.1.1
POROSITAET
.
3
2.1.2
OBERFLAECHENRAUHEIT
.
4
2.1.3
GESTALTABWEICHUNGEN
.
7
2.2
CHARAKTERISIERUNG
DER
ANLAGENOPTIK
.
8
2.3
EINKOPPLUNG
UND
WAERMESTRAHLUNG
.
8
2.4
PROZESSUEBERWACHUNG
FUER
DAS
LASERSTRAHL-SCHMELZEN
.
12
2.4.1
ALLGEMEINE
ANLAGEN-SENSORIK
.
14
2.4.2
KAMERA-BASIERTE
LATERALE
PULVERBETT-UEBERWACHUNG
.
15
2.4.3
GRUNDLAGENEXPERIMENTE
.
16
2.4.4
KOAXIALE
SCHMELZBAD-UEBERWACHUNG
.
17
2.5
DEFIZITE
DER
PROZESSUEBERWACHUNG
.
23
3
WERKSTOFFE,
ANLAGENTECHNIK,
EXPERIMENTELLE
METHODEN
UND
ALGORITHMEN
.
25
3.1
WERKSTOFFE
.
25
3.1.1
WERKSTOFIFAUSWAHL
.
26
3.1.2
CHARAKTERISIERUNG
METALLISCHER
PULVERWERKSTOFFE
.
.
27
3.2
CHARAKTERISIERUNG
DER
ANLAGENOPTIK
.
29
3.2.1
STRAHLKAUSTIK
.
30
3.2.2
LASERLEISTUNGSMESSUNG
.
30
3.2.3
PROZESS-PARAMETER
FUER
DAS
PROZESS-TOLERANZBAND
.
.
31
3.2.4
FELDENTZERRUNG
DES
GALVANOMETER-SCANNERS
.
32
3.3
PRODUKTIONSFEHLERANALYSE
MITTELS
LATERALER
PROZESSUEBERWACHUNG
.
33
3.3.1
LATERALE
PROZESSUEBERWACHUNG:
SYSTEMBESCHREIBUNG
34
3.3.2
MANUELLE
KLASSIFIZIERUNG
VON
FEHLERBILDERN
.
36
3.3.3
AUTOMATISCHE
KLASSIFIZIERUNG
VON
SCHICHTBILDERN
.
36
3.3.4
FEHLERANALYSE
UNTERSCHIEDLICHER
BAUJOBS
.
40
3.3.5
FEHLERANALYSE
EINES
SERIENBAUTEILS
.
40
V
3.4
BESCHREIBUNG
DES KOAXIALEN
UEBERWACHUNGSSYSTEMS
.
40
3.4.1
SYSTEMTECHNIK
.
40
3.4.2
ABBILDUNGSVERHAELTNIS
.
44
3.4.3
DATENSTRUKTUR
.
47
3.5
EINZELSPUR-UNTERSUCHUNGEN
ZUR
KOAXIALEN
PROZESSUEBERWACHUNG
.
49
3.5.1
EXPERIMENTELLER
UMFANG
.
50
3.5.2
AUSWERTUNGS-ALGORITHMEN
.
55
3.6
VOLUMENKOERPER-UNTERSUCHUNGEN
MITTELS
KOAXIALER
PROZESSUEBERWACHUNG
.
58
3.7
ANWENDUNGS-UNTERSUCHUNGEN
ZUR
KOAXIALEN
PROZESSUEBERWACHUNG
.
60
3.7.1
STATISTISCHE
PROZESSKONTROLLE
DURCH
SCHICHTMITTELWERTE
.
60
3.7.2
UNTERSUCHUNGEN
ZU
KANALBAUTEILEN
.
61
3.7.3
SPRITZER-SIGNATUREN
.
62
3.7.4
DETEKTION
UND
LASERPOLIEREN
VON
OBERFLAECHEN
RAUHEIT
.
63
4
ERGEBNISSE
.
65
4.1
FEHLERANALYSE
UND
LATERALE
PROZESSUEBERWACHUNG
.
65
4.1.1
POROSITAET
UND
HAERTE
.
65
4.1.2
OBERFLAECHENRAUHEIT
.
66
4.1.3
SCANNERSYSTEM
.
68
4.1.4
SOFTWARE-FEHLER
.
69
4.1.5
FEHLERBILD-KLASSIFIZIERUNG
MITTELS
NEURONALER
NETZE
69
4.1.6
ZUSAMMENFASSUNG
ZUR
FEHLERANALYSE
.
70
4.2
SIGNALVERSTAENDNIS
DER
KOAXIALEN
PROZESS-UEBERWACHUNG
.
.
71
4.2.1
EINZELSPUR-UNTERSUCHUNGEN
.
71
4.2.2
UMGEBUNGSVARIATION
DER
INTERAKTIONSZONE
.
78
4.2.3
AUFBAU
DUENNER
WAENDE
.
81
4.2.4
UNTERSCHEIDBARKEIT
AUFGENOMMENER
KAMERABILDER
82
4.2.5
ZUSAMMENFASSUNG
ZUR
SIGNALANALYSE
.
83
4.3
PROZESS-PARAMETER-VARIATIONEN
AN
VOLUMENKOERPERN
.
85
4.3.1
ERGEBNISSE
AUS
SCHICHTBILD-DATEN
.
85
4.3.2
SCHMELZBAD-UEBERWACHUNG
UND
DEFEKT-GENERATION
88
4.3.3
EINFLUSS
DER
PARTIKELGROESSENVERTEILUNG
.
92
4.3.4
ERKENNTNISSE
DER
UNTERSUCHUNGEN
AN
VOLUMENKOERPERN
94
4.4
FEHLER-KLASSIFIZIERUNG
AUS
DER
MANUELLEN
BILDSTAPEL-ANALYSE
95
VI
4.5
ERGEBNISSE
ZUR
NUTZBARMACHUNG
.
101
4.5.1
STATISTISCHE
PROZESSKONTROLLE
.
101
4.5.2
SIGNATURTIEFE
BEI
DER
ANALYSE
VON
KANALTESTKOERPERN
102
4.5.3
SPRITZER-SIGNATUREN
.
106
4.5.4
TOPOGRAPHIE-EVALUIERUNG
UND
LASERPOLIEREN
.
110
5
ZUSAMMENFASSUNG
.
115
6
SUMMA
RY
.
119
7
ANHANG
.
123
7.1
ARBEITSSICHERHEIT
.
123
7.2
GRUNDLAGEN
.
124
7.2.1
GAUSSSCHES
STRAHLPROFIL
.
124
7.2.2
NUMERISCHE
SIMULATION
.
124
7.2.3
EINFLUSSFAKTOREN
BEIM
LASERSTRAHL-SCHMELZEN
.
.
.
126
7.2.4
KOAXIALE
DETEKTION:
GRENZFLAECHEN
UND
EINFLUESSE
.
.
130
7.3
MESSMITTEL
UND
GERAETE
.
130
7.3.1
PULVERCHARAKTERISIERUNG
.
130
7.3.2
LASERLEISTUNGS-MESSGERAET
.
130
7.3.3
LASERSPOT-MONITOR
.
131
7.3.4
HANDGERAET
ZUR
FEUCHTIGKEITSMESSUNG
.
132
7.3.5
SCHMELZBAD-UEBERWACHUNG:
CMOS-KAMERA
.
132
7.4
PARAMETER
.
133
7.4.1
SIGNALVERHALTEN
BEIM
AUFBAU
DUENNER
WAENDE
.
133
7.4.2
FRAKTIONIERTE
ALSHOMG
PULVER
.
133
7.4.3
UMGEBUNGSVARIATION
DER
INTERAKTIONSZONE
.
134
7.4.4
PARAMETERFENSTER
DER
VOLUMENKOERPER
.
134
7.4.5
UEBERHANG-OPTIMIERUNG
.
135
7.4.6
ZERSPANTE
RAUE
OBERFLAECHEN
.
135
7.4.7
VORVERSUCHE
DER
OBERFLAECHEN-EVALUIERUNG
.
136
7.4.8
VOLUMENKOERPER
UND
SPRITZER
DETEKTION
.
136
7.5
ZUSATZMATERIAL
.
137
7.5.1
TESTTEIL-GEOMETRIEN
.
137
7.5.2
BAUPLATTFORM
MIT
KANALBAUTEILEN
.
137
7.5.3
KOAXIAL
SICHTBARE
SPRITZERENTSTEHUNG
.
138
7.5.4
DATEN-ANALYSE-PROTOKOLL
.
138
7.6
ERGEBNISSE
.
139
7.6.1
PULVERCHARAKTERISIERUNG
.
139
7.6.2
SCHLUESSELWORTSUCHE
ZUR
PROZESSUEBERWACHUNG
.
140
7.6.3
BEOBACHTUNGEN
ZUR
OBERFLAECHENRAUHEIT
.
140
VII
7.6.4
POSITIONSABHAENGIGE
LASERLEISTUNGSMESSUNG
.
141
7.6.5
EINZELSPURVERSUCHE
MIT
ALSHOMG
.
141
7.6.6
EINZELSPUREN
AUF
1.4404
TESTKOERPERN
.
142
7.6.7
EDX-VERGLEICH
VON
1.4404
OBERFLAECHEN
.
142
7.6.8
EINZELSPURVERSUCHE
MIT
DEM
EDELSTAHL
1.4057
.
142
7.6.9
EINFLUSS
DER
PULVERWERKSTOFFE
.
143
7.6.10
HAERTEMESSUNG
BEIM
WERKZEUGSTAHL
1.2709
.
144
7.6.11
POSITIONSABHAENGIGE
DICHTE
BEIM
WERKZEUGSTAHL
1.2709
144
7.6.12
EDX-MESSUNG
AN
FEHLSTELLEN
.
145
7.6.13
SPRITZER-SIGNATUREN
.
145
7.7
AUSZUG
GEFOERDERTER
PROJEKTE
ZUR
PROZESSUEBERWACHUNG
.
.
.
146
LITERATURVERZEICHNIS
.
147
VIII |
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN
UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
.
IX
BILDVERZEICHNIS
.
XI
TABELLENVERZEICHNIS
.
XV
1
EINLEITUNG
.
I
2
STAND
DER
TECHNIK
UND
FORSCHUNG
.
3
2.1
PROZESSFEHLER
.
3
2.1.1
POROSITAET
.
3
2.1.2
OBERFLAECHENRAUHEIT
.
4
2.1.3
GESTALTABWEICHUNGEN
.
7
2.2
CHARAKTERISIERUNG
DER
ANLAGENOPTIK
.
8
2.3
EINKOPPLUNG
UND
WAERMESTRAHLUNG
.
8
2.4
PROZESSUEBERWACHUNG
FUER
DAS
LASERSTRAHL-SCHMELZEN
.
12
2.4.1
ALLGEMEINE
ANLAGEN-SENSORIK
.
14
2.4.2
KAMERA-BASIERTE
LATERALE
PULVERBETT-UEBERWACHUNG
.
15
2.4.3
GRUNDLAGENEXPERIMENTE
.
16
2.4.4
KOAXIALE
SCHMELZBAD-UEBERWACHUNG
.
17
2.5
DEFIZITE
DER
PROZESSUEBERWACHUNG
.
23
3
WERKSTOFFE,
ANLAGENTECHNIK,
EXPERIMENTELLE
METHODEN
UND
ALGORITHMEN
.
25
3.1
WERKSTOFFE
.
25
3.1.1
WERKSTOFIFAUSWAHL
.
26
3.1.2
CHARAKTERISIERUNG
METALLISCHER
PULVERWERKSTOFFE
.
.
27
3.2
CHARAKTERISIERUNG
DER
ANLAGENOPTIK
.
29
3.2.1
STRAHLKAUSTIK
.
30
3.2.2
LASERLEISTUNGSMESSUNG
.
30
3.2.3
PROZESS-PARAMETER
FUER
DAS
PROZESS-TOLERANZBAND
.
.
31
3.2.4
FELDENTZERRUNG
DES
GALVANOMETER-SCANNERS
.
32
3.3
PRODUKTIONSFEHLERANALYSE
MITTELS
LATERALER
PROZESSUEBERWACHUNG
.
33
3.3.1
LATERALE
PROZESSUEBERWACHUNG:
SYSTEMBESCHREIBUNG
34
3.3.2
MANUELLE
KLASSIFIZIERUNG
VON
FEHLERBILDERN
.
36
3.3.3
AUTOMATISCHE
KLASSIFIZIERUNG
VON
SCHICHTBILDERN
.
36
3.3.4
FEHLERANALYSE
UNTERSCHIEDLICHER
BAUJOBS
.
40
3.3.5
FEHLERANALYSE
EINES
SERIENBAUTEILS
.
40
V
3.4
BESCHREIBUNG
DES KOAXIALEN
UEBERWACHUNGSSYSTEMS
.
40
3.4.1
SYSTEMTECHNIK
.
40
3.4.2
ABBILDUNGSVERHAELTNIS
.
44
3.4.3
DATENSTRUKTUR
.
47
3.5
EINZELSPUR-UNTERSUCHUNGEN
ZUR
KOAXIALEN
PROZESSUEBERWACHUNG
.
49
3.5.1
EXPERIMENTELLER
UMFANG
.
50
3.5.2
AUSWERTUNGS-ALGORITHMEN
.
55
3.6
VOLUMENKOERPER-UNTERSUCHUNGEN
MITTELS
KOAXIALER
PROZESSUEBERWACHUNG
.
58
3.7
ANWENDUNGS-UNTERSUCHUNGEN
ZUR
KOAXIALEN
PROZESSUEBERWACHUNG
.
60
3.7.1
STATISTISCHE
PROZESSKONTROLLE
DURCH
SCHICHTMITTELWERTE
.
60
3.7.2
UNTERSUCHUNGEN
ZU
KANALBAUTEILEN
.
61
3.7.3
SPRITZER-SIGNATUREN
.
62
3.7.4
DETEKTION
UND
LASERPOLIEREN
VON
OBERFLAECHEN
RAUHEIT
.
63
4
ERGEBNISSE
.
65
4.1
FEHLERANALYSE
UND
LATERALE
PROZESSUEBERWACHUNG
.
65
4.1.1
POROSITAET
UND
HAERTE
.
65
4.1.2
OBERFLAECHENRAUHEIT
.
66
4.1.3
SCANNERSYSTEM
.
68
4.1.4
SOFTWARE-FEHLER
.
69
4.1.5
FEHLERBILD-KLASSIFIZIERUNG
MITTELS
NEURONALER
NETZE
69
4.1.6
ZUSAMMENFASSUNG
ZUR
FEHLERANALYSE
.
70
4.2
SIGNALVERSTAENDNIS
DER
KOAXIALEN
PROZESS-UEBERWACHUNG
.
.
71
4.2.1
EINZELSPUR-UNTERSUCHUNGEN
.
71
4.2.2
UMGEBUNGSVARIATION
DER
INTERAKTIONSZONE
.
78
4.2.3
AUFBAU
DUENNER
WAENDE
.
81
4.2.4
UNTERSCHEIDBARKEIT
AUFGENOMMENER
KAMERABILDER
82
4.2.5
ZUSAMMENFASSUNG
ZUR
SIGNALANALYSE
.
83
4.3
PROZESS-PARAMETER-VARIATIONEN
AN
VOLUMENKOERPERN
.
85
4.3.1
ERGEBNISSE
AUS
SCHICHTBILD-DATEN
.
85
4.3.2
SCHMELZBAD-UEBERWACHUNG
UND
DEFEKT-GENERATION
88
4.3.3
EINFLUSS
DER
PARTIKELGROESSENVERTEILUNG
.
92
4.3.4
ERKENNTNISSE
DER
UNTERSUCHUNGEN
AN
VOLUMENKOERPERN
94
4.4
FEHLER-KLASSIFIZIERUNG
AUS
DER
MANUELLEN
BILDSTAPEL-ANALYSE
95
VI
4.5
ERGEBNISSE
ZUR
NUTZBARMACHUNG
.
101
4.5.1
STATISTISCHE
PROZESSKONTROLLE
.
101
4.5.2
SIGNATURTIEFE
BEI
DER
ANALYSE
VON
KANALTESTKOERPERN
102
4.5.3
SPRITZER-SIGNATUREN
.
106
4.5.4
TOPOGRAPHIE-EVALUIERUNG
UND
LASERPOLIEREN
.
110
5
ZUSAMMENFASSUNG
.
115
6
SUMMA
RY
.
119
7
ANHANG
.
123
7.1
ARBEITSSICHERHEIT
.
123
7.2
GRUNDLAGEN
.
124
7.2.1
GAUSSSCHES
STRAHLPROFIL
.
124
7.2.2
NUMERISCHE
SIMULATION
.
124
7.2.3
EINFLUSSFAKTOREN
BEIM
LASERSTRAHL-SCHMELZEN
.
.
.
126
7.2.4
KOAXIALE
DETEKTION:
GRENZFLAECHEN
UND
EINFLUESSE
.
.
130
7.3
MESSMITTEL
UND
GERAETE
.
130
7.3.1
PULVERCHARAKTERISIERUNG
.
130
7.3.2
LASERLEISTUNGS-MESSGERAET
.
130
7.3.3
LASERSPOT-MONITOR
.
131
7.3.4
HANDGERAET
ZUR
FEUCHTIGKEITSMESSUNG
.
132
7.3.5
SCHMELZBAD-UEBERWACHUNG:
CMOS-KAMERA
.
132
7.4
PARAMETER
.
133
7.4.1
SIGNALVERHALTEN
BEIM
AUFBAU
DUENNER
WAENDE
.
133
7.4.2
FRAKTIONIERTE
ALSHOMG
PULVER
.
133
7.4.3
UMGEBUNGSVARIATION
DER
INTERAKTIONSZONE
.
134
7.4.4
PARAMETERFENSTER
DER
VOLUMENKOERPER
.
134
7.4.5
UEBERHANG-OPTIMIERUNG
.
135
7.4.6
ZERSPANTE
RAUE
OBERFLAECHEN
.
135
7.4.7
VORVERSUCHE
DER
OBERFLAECHEN-EVALUIERUNG
.
136
7.4.8
VOLUMENKOERPER
UND
SPRITZER
DETEKTION
.
136
7.5
ZUSATZMATERIAL
.
137
7.5.1
TESTTEIL-GEOMETRIEN
.
137
7.5.2
BAUPLATTFORM
MIT
KANALBAUTEILEN
.
137
7.5.3
KOAXIAL
SICHTBARE
SPRITZERENTSTEHUNG
.
138
7.5.4
DATEN-ANALYSE-PROTOKOLL
.
138
7.6
ERGEBNISSE
.
139
7.6.1
PULVERCHARAKTERISIERUNG
.
139
7.6.2
SCHLUESSELWORTSUCHE
ZUR
PROZESSUEBERWACHUNG
.
140
7.6.3
BEOBACHTUNGEN
ZUR
OBERFLAECHENRAUHEIT
.
140
VII
7.6.4
POSITIONSABHAENGIGE
LASERLEISTUNGSMESSUNG
.
141
7.6.5
EINZELSPURVERSUCHE
MIT
ALSHOMG
.
141
7.6.6
EINZELSPUREN
AUF
1.4404
TESTKOERPERN
.
142
7.6.7
EDX-VERGLEICH
VON
1.4404
OBERFLAECHEN
.
142
7.6.8
EINZELSPURVERSUCHE
MIT
DEM
EDELSTAHL
1.4057
.
142
7.6.9
EINFLUSS
DER
PULVERWERKSTOFFE
.
143
7.6.10
HAERTEMESSUNG
BEIM
WERKZEUGSTAHL
1.2709
.
144
7.6.11
POSITIONSABHAENGIGE
DICHTE
BEIM
WERKZEUGSTAHL
1.2709
144
7.6.12
EDX-MESSUNG
AN
FEHLSTELLEN
.
145
7.6.13
SPRITZER-SIGNATUREN
.
145
7.7
AUSZUG
GEFOERDERTER
PROJEKTE
ZUR
PROZESSUEBERWACHUNG
.
.
.
146
LITERATURVERZEICHNIS
.
147
VIII |
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