Hochschule Aalen revolutioniert Metall-3D-Druck mit präziser Lasertechnik und USB-Kameras

Hochschule Aalen revolutioniert Metall-3D-Druck mit präziser Lasertechnik und USB-Kameras

Forscher des LaserAnwendungsZentrums (LAZ) der Hochschule Aalen verbessern die Herstellung von Metallbauteilen mithilfe von Lasertechnologie. Im Mittelpunkt ihrer Arbeit steht das pulverbettbasierte Laserschmelzen von Metallen (PBF-LB/M), ein zentrales Verfahren in der additiven Fertigung. Ziel ist es, den Prozess stabiler, effizienter und zuverlässiger zu gestalten – insbesondere für Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Automobilbau.

Um dies zu erreichen, setzt das Team zwei Hochleistungs-USB3-Industriekameras des Herstellers IDS Imaging Development Systems ein. Diese Kameras ermöglichen eine präzise Überwachung und Steuerung des Fertigungsprozesses, indem sie sowohl feinste Details als auch schnelle Abläufe erfassen.

Die Forschung zielt darauf ab, das Wechselspiel zwischen Laser und Metallpulver während des PBF-LB/M-Prozesses besser zu verstehen. Durch die Anpassung der Fertigungsparameter streben die Wissenschaftler die Herstellung hochwertigerer Bauteile mit weniger Fehlern an.

Eine USB3 uEye CP-Kamera zeichnet dynamische Vorgänge wie Spritzerbildung und Rauchentwicklung mit über 100 Bildern pro Sekunde auf. Mit einer Auflösung von mehr als 1000 x 1000 Pixeln ermöglicht sie eine Echtzeitbeobachtung des Prozesses – etwa um Materialauswürfe oder ungleichmäßiges Schmelzverhalten sofort zu erkennen.

Für die statische Analyse kommt eine USB3 uEye SE-Kamera zum Einsatz, die ultrahochauflösende Aufnahmen von Pulverschichten und aufgeschmolzenen Oberflächen liefert. Mit 4512 x 4512 Pixeln erkennt sie selbst winzige Materialanomalien, die die Festigkeit oder Präzision des Endprodukts beeinträchtigen könnten.

Die aus beiden Kameras gewonnenen Daten unterstützen die Optimierung der Fertigungsparameter. Dazu gehören die Entwicklung neuer Legierungen und komplexer Bauteilgeometrien. Künftig könnte künstliche Intelligenz die Auswertung dynamischer und statischer Beobachtungen automatisieren und so die Verbesserungen weiter beschleunigen.

PBF-LB/M ist bereits heute in Branchen unverzichtbar, in denen Präzision und Leistung entscheidend sind. Eine bessere Prozesskontrolle könnte den Einsatzbereich weiter ausdehnen – von Flugzeugteilen bis hin zu maßgefertigten medizinischen Implantaten.

Das Projekt der Hochschule Aalen zeigt, wie fortschrittliche Bildgebung und Echtzeitüberwachung die additive Metallfertigung voranbringen. Durch die Kombination von Hochgeschwindigkeits- und Hochauflösungskameras treiben die Forscher die Grenzen von Bauteilqualität und Produktionseffizienz weiter aus. In der nächsten Phase könnte eine KI-gestützte Analyse den Prozess noch intelligenter und anpassungsfähiger für industrielle Anforderungen machen.