21/06/2019
Door Ad Spijkers
Het Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aken bewijst dat bidirectionele sensoren in combinatie met een commerciële optiek bijdraagt aan de kwaliteitsbewaking bij het laser-oplassen.
De kwaliteit van generatief vervaardigde onderdelen staat en valt niet alleen met de productiemethode, maar ook met de in-line procesregeling. Deze zorgt voor een veilig opbrengproces, want afwijkingen van de gewenste geometrie worden direct herkent.
Fraunhofer ILT ontwikkelt al een jaar of tien doelgericht optische sensoren voor meettechniek in de productie. Daarbij gaat het in het bijzonder om bidirectionele sensoren (bd-1), bijvoorbeeld voor de meting van de dikte van metalen strips. Bij de bidirectionele manier van werken neemt de meting met de laser dezelfde heen- en terugweg. Zender en ontvanger hoeven hierbij niet op elkaar te worden uitgelijnd, de meetstraal kan ook door scannerspiegels of andere afbuigmethoden worden geleid. De bd-1 meettechniek kan daarom goed worden gecombineerd met laserstralen die bijvoorbeeld worden gebruikt voor het opbrengen met een laser.
Sensor compenseert voor processchommelingen
Deze eigenschappen maken het mogelijk bidirectionele sensoriek ook bij additieve productiemethoden te gebruiken. Zo hangen bijvoorbeeld de hoogte van de opgebrachte las en de laagdikte bij het laseroplassen van veel factoren af. Ondanks alle inspanningen om de productieparameters constant te houden, komen nog steeds schommelingen in het proces voor, bijvoorbeeld bij de materiaaltoevoer en de opbrengsnelheid op omkeerpunten. De gevolgen: wisselende laagdikten en geometrische afwijkingen.
Maar terwijl bijvoorbeeld de materiaaltoevoer niet willekeurig kan worden gestabiliseerd, staat en valt de kwaliteit van het opbrengen met de continue in-line bewaking van de laagdikte. Die bewaking maakt het mogelijk snel op variaties bij opbrenghoogte en lagen te reageren. In het bijzonder bij laseroplassen (cladden) van grotere onderdelen kan de bidirectionele in-line meting worden toegepast voor kwaliteitsborging en procesregeling.
Inbouw in commerciële laseroptieken
Hiertoe wordt de meettechniek met een optiek gecombineerd. Fraunhofer ILT toont op Laser World of Photonics 2019 (24-27 juni in München) het samenspel van de bd-1 sensor met een commerciële, in serie geproduceerde optiek van een grote Duitse fabrikant van lasers. Dit soort oplossingen is zonder grote inspanningen te realiseren; dankzij de compacte vorm kunnen de bd-1 meetkoppen eenvoudig in bestaande optica worden geïntegreerd. Om de opgebrachte laagdikten onafhankelijk van de richting te kunnen meten, worden de meetstralen coaxiaal op de bewerkingsstralen ingekoppeld en via spiegels vanaf het opbrengpunt afgebogen.
Foto: Fraunhofer ILT