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OCT für 3D-Druck

High Speed Inline Topographie- und Schichtdickenmessung

Der Flying-Spot-Scanner ist ideal für Inline-Inspektionseinsätze, da er durch die Kombination von OCT und Scannertechnologie flexibel und sehr schnell Inline- Messaufgaben löst.

(Bild: Precitec Optronik GmbH)

 

Ein Messverfahren, dass sich in den letzten Jahren etabliert hat ist die Weisslichtinterferometrie oder die OCT-Technologie. OCT (Optical Coherence Tomography) ist eine Bildgebungstechnik, die auf der Kurzkohärenz-Interferometrie basiert und seit langem ein etabliertes medizinisches Untersuchungsverfahren ist. Dabei wird ein Interferometer mit einer Lichtquelle geringer Kohärenzlänge verwendet, um Abstände und die Zusammensetzung von menschlichem Gewebe, z.B Hornhaut, zu bestimmen. Die geringe Kohärenzlänge wird durch die Verwendung von Lichtquellen erreicht, die ein breites Lichtspektrum emittieren. Die verwendeten Lichtquellen sind typischerweise Superlumineszenzdioden (SLDs) mit einer spektralen Breite von einigen 10nm. Die Weißlichtinterferenz ist für ihre hohe Messgenauigkeit bekannt. So sind die Sensoren der Chrocodile2 IT Serie speziell für die Weißlichtinterferenz im NIR-Spektralbereich optimiert. Die Sensoren arbeiten mit langlebigen SLDs als Lichtquelle und ermöglichen so Dickenmessungen an transparenten Materialien, wie z.B. Glas, Kunststoff und Schutzlacken bzw. Topographiemessungen auf zahlreichen Oberflächen.

Bilder 1+2 | Mögliche Prozessfehler im 3D-Druck mit dem LPBF-Verfahren führen zu Topographieveränderungen und können mittels OCT gemessen werden. Oben: Topographie eines im 3D-Druck generierten Bauteils (u.) das Originalteil. (Bilder: Precitec-Optronik GmbH)

Bilder 1+2 | Mögliche Prozessfehler im 3D-Druck mit dem LPBF-Verfahren führen zu Topographieveränderungen und können mittels OCT gemessen werden. Oben: Topographie eines im 3D-Druck generierten Bauteils (u.) das Originalteil. (Bilder: Precitec-Optronik GmbH)

Überwachung additiver Fertigungsprozesse

In Bezug auf die Forderung nach einer vollständigen Überwachung oder sogar Regelung unterscheiden sich die laserbasierten, additiven Fertigungsprozesse – heutzutage oft als 3D-Druck bezeichnet – wie LMD (Laser Metal Deposition) und LPBF (Laser Powder Bed Fusion) nicht von anderen Laseranwendungen. Precitec Optronik hat bereits in verschiedenen Anwendungen gezeigt, dass OCT eine vielversprechende Sensortechnologie zur Erfassung der wichtigsten Informationen bei diesen Prozessen ist, d.h. der Topologie des Verarbeitungsergebnisses. Aufgrund der Möglichkeit der koaxialen Adaption des Sensors in das Strahlführungssystem des Bearbeitungslasers können Oberflächeninformationen in-situ erfasst werden. Mögliche Prozessfehlersituationen im 3D-Druck mit LPBF, wie z.B. Poren, Verzug, Beschichtungsfehler, Schichtversätze oder auch Balling-Effekte führen zu Topographieveränderungen und sind daher ideal, um sie mittels OCT-Technologie zu messen. Die Integration des Chrocodile Sensors, insbesondere bei LPBF, an einen Galvanometer-Scanner, ist ohne großen Aufwand möglich. Die Messung eines Bauteils in Bild 1 zeigt exemplarisch das Potenzial von OCT im 3D-Druck und insbesondere bei LPBF-Verfahren.

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