Observation de haute précision des processus et détection des défauts dans la fabrication additive à l'aide de puissantes caméras industrielles USB3 d'IDS.

La fusion laser de métaux basés sur un lit de poudre (PBF-LB/M) est une technologie clé de la fabrication additive qui permet de produire des pièces métalliques très complexes et performantes avec des propriétés matérielles et fonctionnelles sur mesure. Cette technologie est utilisée dans de nombreux secteurs - de l'aérospatiale à l'industrie automobile en passant par la technique médicale - et est considérée comme pionnière pour la fabrication du futur. Les progrès en matière de surveillance et de contrôle des processus sont essentiels pour améliorer encore la qualité, la reproductibilité et l'efficacité de ce procédé de fabrication.

L'un des principaux défis consiste à analyser avec précision le processus de fusion laser couche par couche, car celui-ci détermine en grande partie la qualité de la pièce. Dans le cadre de leurs recherches visant à améliorer la stabilité et l'efficacité des processus, les étudiants et les collaborateurs scientifiques du LaserApplikationsZentrum (LAZ) de l'université d'Aalen effectuent une observation globale et dynamique du processus PBF-LB/M. Dans le contexte d'une régulation de processus à grande vitesse avec retour de température, des phénomènes tels que la formation de projections et de poussières, le comportement de solidification ainsi que le mouvement sûr des composants mécaniques pendant la fabrication additive sont étudiés. En complément, une analyse statique à haute résolution des géométries des couches de composants refondues ainsi qu'une détection précise des défauts potentiels dans les couches de poudre sont effectuées afin de pouvoir tirer des conclusions fondées sur la qualité des composants qui en résulte. Les composants d'imagerie du projet de recherche sont deux puissantes caméras industrielles USB3 d'IDS Imaging Development Systems. 

Montage expérimental de fabrication additive avec la caméra IDS U3-3040CP-C-HQ Rev.2.2 et la caméra IDS U3-3990SE-M-GL Rev.1.2.

Deux caméras industrielles IDS fournissent les images nécessaires
Ces deux tâches différentes nécessitent des modèles de caméras différents. « Pour l'observation globale et dynamique du processus PBF-LB/M, comme par exemple les projections ou la formation de fumée, nous utilisons un modèle de la gamme de caméras USB 3 uEye CP. Pour l'identification statique haute résolution des anomalies au sein des couches de poudre ainsi que dans les géométries des couches de composants refondus, nous utilisons une caméra USB3 uEye de la série SE », explique David Kolb, collaborateur scientifique du LAZ.

Exigences relatives aux caméras
Les exigences posées aux deux caméras IDS sont différentes en raison de leurs domaines d'utilisation dans le PBF-LB/M.