Prozess- und Strahlüberwachung

Hohe Qualitäts- und Produktivitätsansprüche in der industriellen Lasermaterialbearbeitung erfordern aufgrund ihrer hohen Komplexität den Einsatz von Überwachungssystemen zum Prozessverständnis sowie für Zertifizierungszwecke. Am Fraunhofer ILT wird ein breites Spektrum an Technologien für die inlinefähige Prozessüberwachung und -regelung, insbesondere zur Steigerung von Produkt- bzw. Prozessqualitäten, entwickelt und umgesetzt. Pyrometrische und kamerabasierte Systeme mit Analysetools für die Wärme- oder Plasmastrahlung sowie lasergestützte Messverfahren kommen hier zum Einsatz und erlauben die effiziente Inline-Prozessüberwachung. Fehlerhafte Bauteile oder Prozesse können damit schnell erkannt und nachgelagerte Qualitätskontrollen ersetzt werden.

Neben der Erfassung von Prozessinformationen ist die Erfassung des Prozessverlaufs durch Zwischen- und Trendinformationen entscheidend. Die Prozesssensorik ist dabei ein wichtiges Element zur Optimierung von Laserbearbeitungsprozessen. Der effiziente und stabile Einsatz von Sensoren im industriellen Umfeld setzt ein hohes Prozessverständnis voraus. Wissen und Erfahrung aus den Bereichen Prozessentwicklung und -modellierung, Systemtechnik sowie Strahlquellenentwicklung fließen dabei in die Entwicklung und Integration von Systemen zur Prozessüberwachung ein. Um die verfahrensspezifischen Vorteile der Lasermaterialbearbeitung nicht einzuschränken, kommen berührungslose Messverfahren wie Spektroskopie, Triangulation, Pyrometrie, Thermographie und kamerabasierte Methoden zum Einsatz.

Prozessdaten werden mit neuen Analyseverfahren ausgewertet, um den hohen Anforderungen in der Lasermaterialbearbeitung in Echtzeit gerecht zu werden. Hier kommen moderne KI-basierte Verfahren zum Einsatz, mit denen u. a. eine Schärfung der Prozessklassifizierung realisierbar ist.

Das Leistungsangebot umfasst Machbarkeitsstudien, die Entwicklung und Umsetzung von Technologien zur Prozessvisualisierung und Prozessdiagnose, Prozessüberwachung und Prozessregelung, die Integration in industriellen Fertigungsumgebungen sowie individuelle Beratung.

Leistungsangebot Prozess- und Strahlüberwachung

• Überwachung, Steuerung und Regelung von Laserfertigungsprozessen für viele Applikationen der Lasertechnik bei unterschiedlichsten Bearbeitungswellenlängen
• Prozessüberwachung mit räumlich und zeitlich hochauflösenden Kamerasystemen und schneller hardwarebasierter Echtzeit-Bildverarbeitung
• Machbarkeitsstudien zur Realisierbarkeit von Prozessüberwachung und -regelung
• Integration von Prozessüberwachung und -regelung in bestehende Fertigungseinrichtungen
• Entwicklung von anwendungsorientiert maßgeschneiderten Sensoren z. B. für die Nahtfolge beim Laserstrahlschweißen, Abstandsmessung beim Laserauftragschweißen
• Aufbau von vernetzten Multisensorsystemen z. B. zur Betriebsdatenerfassung oder Multiparameterregelung

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Uncooled MWIR PbSe technology outperforms CMOS in RT closed-loop control and monitoring of laser processing.
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Thombansen, U., Gatej, A., Pereira, M.:
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Thombansen, U., Hermanns, T., Stoyanov, S.:
Setup and maintenance of manufacturing quality in CO2 laser cutting
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Thombansen, U., Ungers, M.:
Illumination for process observation in laser material processing
Physics Procedia  56, 1286-1296 (2014)

Thombansen, U., Ungers, M.:
Cognition for robot scanner based remote welding
Proc. SPIE  8963, 89630N (8 S.) (2014)

Thombansen, U., Gatej, A., Pereira, M.:
Tracking the course of the manufacturing process in selective laser melting
Proc. SPIE 8963, 89630O (7 S.) (2014)

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