TY - CONF A1 - Lecompagnon, Julien T1 - Automatisierte aktive thermografische Prüfung N2 - Aktive thermografische Prüfung ist ein vielseitiges Instrument in der Familie der zerstörungsfreien Prüfverfahren. Der Einzug moderner Lasertechnologie hat hier bedeutende neue Anwendungsfelder eröffnet. In Kombination mit Industrierobotik können nun beispielsweise beliebig komplex geformte Bauteile großflächig vollautomatisiert auf Oberflächenrisse überprüft werden. Der hier vorliegende Vortrag gibt einen Überblick über die Grundlagen der Laserthermografie, zeigt unsere Anstrengungen am Fachbereich im Bereich der automatisierten thermografischen Detektion von Oberflächenrissen und gibt ein Ausblick über neue moderne Thermografieverfahren aus der Forschung. T2 - VATH Frühjahrssymposium CY - Lingen, Germany DA - 26.04.2024 KW - Thermografie KW - Laser KW - ZfP PY - 2024 AN - OPUS4-59965 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lecompagnon, Julien T1 - Lasers: A versatile Heat Source for Modern Active Thermographic Testing N2 - The properties of laser radiation result in a wide range of applications, making laser technologies indispensable in areas such as industry, science and medicine. The possible areas of application for thermography in this context are just as diverse. Thermography is used in laser applications when permanent monitoring and control of thermal development is necessary. Among others, this is the case in additive manufacturing, laser-based measuring devices and non-destructive testing. Furthermore, thermography is ideally suited as a testing method when it comes to ensuring the quality of the laser itself. In this talk it is outlined, how lasers can be used as a heat source in active thermographic testing. Furthermore, two special variants (spatial & temporal structured heating) are described, for which lasers are highly suitable. T2 - Webinar: Laser Technologies Benefiting from Infrared Thermography CY - Online meeting DA - 24.04.2024 KW - Thermography KW - Laser KW - NDT PY - 2024 UR - https://www.infratec.eu/press/press-releases/details/2024-03-04-laser-technologies-benefiting-from-infrared-thermography/ AN - OPUS4-59934 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ginés-Palomares, Juan Carlos A1 - Fateri, Miranda A1 - Kalhöfer, Eckhard A1 - Schubert, Tim A1 - Meyer, Lena A1 - Kolsch, Nico A1 - Brandic Lipinska, Monica A1 - Davenport, Robert A1 - Imhof, Barbara A1 - Waclavicek, René A1 - Sperl, Matthias A1 - Makaya, Advenit A1 - Günster, Jens T1 - Laser melting manufacturing of large elements of lunar regolith simulant for paving on the Moon N2 - The next steps for the expansion of the human presence in the solar system will be taken on the Moon. However, due to the low lunar gravity, the suspended dust generated when lunar rovers move across the lunar soil is a significant risk for lunar missions as it can affect the systems of the exploration vehicles. One solution to mitigate this problem is the construction of roads and landing pads on the Moon. In addition, to increase the sustainability of future lunar missions, in-situ resource utilization (ISRU) techniques must be developed. In this paper, the use of concentrated light for paving on the Moon by melting the lunar regolith is investigated. As a substitute of the concentrated sunlight, a high-power CO2 laser is used in the experiments. With this set-up, a maximum laser spot diameter of 100 mm can be achieved, which translates in high thicknesses of the consolidated layers. Furthermore, the lunar regolith simulant EAC-1A is used as a substitute of the actual lunar soil. At the end of the study, large samples (approximately 250 × 250 mm) with interlocking capabilities were fabricated by melting the lunar simulant with the laser directly on the powder bed. Large areas of lunar soil can be covered with these samples and serve as roads and landing pads, decreasing the propagation of lunar dust. These manufactured samples were analysed regarding their ineralogical composition, internal structure and mechanical properties. KW - Regolith KW - ISRU KW - Moon KW - Laser KW - Additive manufacturing PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-585985 SN - 2045-2322 VL - 13 SP - 1 EP - 10 PB - Springer AN - OPUS4-58598 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Breese, Philipp Peter A1 - Altenburg, Simon A1 - Oster, Simon A1 - Becker, Tina A1 - Ahmadi, Samim A1 - Thiel, Erik A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Neue Möglichkeiten der Fehlersuche auf und unter der Oberfläche durch strukturierte Laserthermografie N2 - Das thermografische Nachweisprinzip beruht auf der Analyse von instationären Temperaturverteilungen, welche durch die Wechselwirkung eines von außen zugeführten Wärmestroms mit der inneren Geometrie des Prüfobjekts oder mit darin eingeschlossenen Inhomogenitäten verursacht werden. Eine äquivalente Beschreibung dieses wechselwirkenden Wärmestroms ist die Ausbreitung von Wärmewellen im Inneren des Prüfobjekts. Obwohl die Thermografie für die Erkennung einer Vielzahl von Inhomogenitäten und für die Prüfung verschiedenster Materialien geeignet ist, besteht die grundlegende Einschränkung in der diffusen Natur der Wärmewellen und der Notwendigkeit, ihre Wirkung nur an der Prüfobjektoberfläche radiometrisch messen zu können. Der fundamentale Nachteil von diffusen Wärmewellen gegenüber propagierenden Wellen, wie sie z. B. im Ultraschall vorkommen, ist die dadurch verursachte schnelle Verschlechterung der räumlichen Auflösung mit zunehmender Defekttiefe. Diese Verschlechterung schränkt in der Regel die Anwendbarkeit der Thermografie bei der Suche nach kleinen tiefliegenden Defekten ein. Ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung der räumlichen Auflösung und damit der Erkennungsempfindlichkeit und der Rekonstruktionsqualität in der thermografischen Prüfung liegt in der speziellen Formung dieser diffusen Wärmewellenfelder mittels strukturierter Laserthermografie bzw. photothermischer Anregung. Einige Beispiele sind: - Schmale rissartige Defekte unterhalb der Oberfläche können durch Überlagerung mehrerer interferierender Wärmewellenfelder mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden, - Nahe beieinander liegende Defekte können durch mehrere Messungen mit unterschiedlichen Heizstrukturen getrennt werden, - Defekte in unterschiedlichen Tiefen können durch eine optimierte zeitliche Gestaltung der thermischen Anregungsfunktion unterschieden werden, - Schmale Risse auf der Oberfläche können durch robotergestütztes Scannen mit fokussierten Laserspots gefunden werden, - Defekte, die während der additiven Fertigung auftreten, können bereits im Bauraum und mit dem Fertigungslaser detektiert werden. Wir präsentieren die neuesten Ergebnisse dieser Technologie, die mit Hochleistungslasersystemen und modernen numerischen Methoden erzielt wurden. T2 - Thermographie-Kolloquium 2022 CY - Saarbrücken, Germany DA - 27.09.2022 KW - Thermografie KW - Laser KW - Laser-Thermografie KW - Super Resolution KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2022 AN - OPUS4-55973 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hauffen, J. C. A1 - Kästner, L. A1 - Ahmadi, Samim A1 - Jung, P. A1 - Caire, G. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Learned block iterative shrinkage thresholding algorithm for photothermal super resolution imaging N2 - Block-sparse regularization is already well known in active thermal imaging and is used for multiple-measurement-based inverse problems. The main bottleneck of this method is the choice of regularization parameters which differs for each experiment. We show the benefits of using a learned block iterative shrinkage thresholding algorithm (LBISTA) that is able to learn the choice of regularization parameters, without the need to manually select them. In addition, LBISTA enables the determination of a suitable weight matrix to solve the underlying inverse problem. Therefore, in this paper we present LBISTA and compare it with state-of-the-art block iterative shrinkage thresholding using synthetically generated and experimental test data from active thermography for defect reconstruction. Our results show that the use of the learned block-sparse optimization approach provides smaller normalized mean square errors for a small fixed number of iterations. Thus, this allows us to improve the convergence speed and only needs a few iterations to generate accurate defect reconstruction in photothermal super-resolution imaging. KW - Thermography KW - Laser KW - Machine learning KW - Optimization KW - Non-destructive testing KW - NDT KW - Neural network KW - Defect reconstruction KW - Block-sparsity KW - Active thermal imaging KW - Regularization KW - Laser thermography PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-554598 SN - 1424-8220 VL - 22 IS - 15 SP - 1 EP - 15 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-55459 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - El-Sari, B. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Investigation of the Application of a C-ring Geometry to validate the Stress Relief Heat Treatment Simulation of Additive Manufactured Austenitic Stainless Steel Parts via Displacement N2 - Directed energy deposition is a metal additive manufacturing process that builds parts by joining material in a layer-by-layer fashion on a substrate. Those parts are exposed to rapid thermo-cycles which cause steep stress gradients and the layer-upon-layer manufacturing fosters an anisotropic microstructure, therefore stress relief heat treatment is necessary. The numerical simulation can be used to find suitable parameters for the heat treatment and to reduce the necessary efforts to perform an effective stress relieving. Suitable validation Experiments are necessary to verify the results of the numerical simulation. In this paper, a 3D coupled thermo-mechanical model is used to simulate the heat treatment of an additive manufactured component to investigate the application of a C-ring geometry for the distortion-based validation of the numerical simulation. Therefore, the C-ring samples were 3D scanned using a structured light 3D scanner to quantify the distortion after each process step. KW - Additive manufacturing KW - Directed energy deposition KW - Laser KW - Heat treatment KW - Numerical simulation PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.3139/105.110417 VL - 75 IS - 4 SP - 248 EP - 259 PB - Carl Hanser Verlag AN - OPUS4-51318 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Acosta-Zepeda, C. A1 - Saavedra, S. A1 - Bonse, Jörn A1 - Haro-Poniatowski, E. T1 - Modelling of single UV nanosecond pulsed laser surface modifications of silicon N2 - Irradiation with a single spatially Gaussian-shaped nanosecond laser pulse in the melting regime can result in a characteristic annular change in the surface morphology of crystalline silicon. This has been verified experimentally in a variety of situations, where dimple-shaped surface topographies are produced. In a recent work we have investigated the induced changes in the surface topography upon exposure to wavelengths in the visible and near infrared spectral region. Irradiation in the UV requires a more detailed analysis due to the enhanced absorption of the material. In the present analysis, we determine under which conditions our previous model can be used and the corresponding results are presented. KW - Laser KW - Silicon KW - Surface modification PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1088/1555-6611/ab9b2c SN - 1555-6611 SN - 1054-660X VL - 30 IS - 8 SP - 086003-1 EP - 086003-4 PB - IOP Publishing / Astro Ltd CY - Bristol, United Kingdom AN - OPUS4-51022 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim A1 - Thiel, Erik A1 - Karagianni, Christina A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Burgholzer, P. A1 - Mayr, G. A1 - Jung, P. A1 - Caire, G. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Photothermal super resolution image reconstruction using structured 1D laser illumination N2 - The separation of two closely spaced defects in fields of Thermographic NDE is very challenging. The diffusive nature of thermal waves leads to a fundamental limitation in spatial resolution. Therefore, super resolution image reconstruction can be used. A new concerted ansatz based on spatially structured heating and joint sparsity of the signal ensemble allows for an improved reconstruction of closely spaced defects. This new technique has been studied using a 1D laser array with randomly chosen illumination pattern. This paper presents the results after applying super resolution algorithms, such as the iterative joint sparsity (IJOSP) algorithm, to our processed measurement data. Different data processing techniques before applying the IJOSP algorithm as well as the influence of regularization parameters in the data processing techniques are discussed. Moreover, the degradation of super resolution reconstruction goodness by the choice of experimental parameters such as laser line width or number of measurements is shown. The application of the super resolution results in a spatial resolution enhancement of approximately a factor of four which leads to a better separation of two closely spaced defects. T2 - Quantitative Nondestructive Evaluation Conference 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Super resolution KW - Photothermal KW - Thermography KW - Laser PY - 2019 SP - Paper 8593, 1 PB - ASME AN - OPUS4-50924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brunner-Schwer, C. ED - Graf, B. ED - Schreiber, F. ED - Rethmeier, Michael T1 - Highspeed-Plasma-Laser Cladding (HPLC) als hybrides Beschichtungsverfahren: Evaluierung des Einsatzpotentials für hohe Prozessgeschwindigkeiten N2 - Das Plasma-Pulver-Auftragschweißen ist ein Verfahren, dass hohe Auftragraten ermöglicht, jedoch auch eine erhöhte thermische Belastung des Bauteiles verursacht. Laser-Pulver- Auftragschweißen hingegen erreicht eine hohe Präzision und eine geringe Aufmischung, erfordert jedoch ein kostspieliges Hochleistungslasersystem und erreicht im Vergleich nur geringe Auftragraten, was zu hohen Verarbeitungskosten führt. Eine Kopplung von Laser- und Lichtbogenenergie in einer gemeinsamen Prozesszone zielt darauf ab, die jeweiligen Vorteile beider Technologien zu nutzen. Dies betrifft insbesondere die Effizienz der Wärmeausnutzung und der Nutzung des Zusatzwerkstoffs. Es wird ein Plasma-Laser-Hybrid-Prozess als Highspeed-Plasma-Laser-Cladding-Technologie (HPLC) für Beschichtungs- sowie Instandsetzungszwecke vorgestellt. Gezeigt werden Ergebnisse mit Prozessgeschwindigkeiten von 10 m/min bei Laserleistungen von 2 kW, dabei können Flächenraten von mehr als 1 m2/h erreicht werden. Effiziente Beschichtungen von großen Flächen, beispielsweise auf rotationssymmetrischen Bauteilen stellen ein relevantes Anwendungsfeld für diesen Technologieansatz dar. Die Nickelbasislegierung Inconel 625 wird als Korrosionsschutzwerkstoff eingesetzt. Im Rahmen der Verfahrensprüfung werden die hergestellten Beschichtungen einer EDX Messung unterzogen. Prozesscharakteristische Kenngrößen wie z.B. die Auftragrate werden vorgestellt und vor dem Hintergrund wirtschaftlicher Kennzahlen diskutiert. Zusätzlich werden die Aufmischung, Spurgeometrie und Wärmeeinflusszone der Spuren und Schichten ausgewertet. Im Vergleich zum Laser-Pulver-Auftragschweißen werden Spuren bei hohen Prozessgeschwindigkeiten mit einer hohen Auftragrate erzeugt. T2 - DVS Congress 2019 CY - Rostock, Germany DA - 16.09.2019 KW - Highspeed-plasma-laser-cladding KW - Korrosionsschutz KW - Laser KW - Plasma KW - Auftragschweißen PY - 2019 SP - n.b. AN - OPUS4-49364 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Brunner-Schwer, C. A1 - Graf, B. A1 - Schreiber, F. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Highspeed-Plasma-Laser-Cladding als hybrides Beschichtungs-Verfahren N2 - Das Plasma-Pulver-Auftragschweißen ist ein Verfahren, dass hohe Auftragraten ermöglicht, jedoch auch eine erhöhte thermische Belastung des Bauteiles verursacht. Laser-Pulver-Auftragschweißen hingegen erreicht eine hohe Präzision und eine geringe Aufmischung, erfordert jedoch ein kostspieliges Hochleistungslasersystem und erreicht im Vergleich nur geringe Auftragraten, was zu hohen Verarbeitungskosten führt. Eine Kopplung von Laser- und Lichtbogenenergie in einer gemeinsamen Prozesszone zielt darauf ab, die jeweiligen Vorteile beider Technologien zu nutzen. Dies betrifft insbesondere die Effizienz der Wärmeausnutzung und der Nutzung des Zusatzwerkstoffs. Es wird ein Plasma-Laser-Hybrid-Prozess als Highspeed-Plasma-Laser-Cladding-Technologie (HPLC) für Beschichtungs- sowie Instandsetzungszwecke vorgestellt. Gezeigt werden Ergebnisse mit Prozessgeschwindigkeiten von 10 m/min bei Laserleistungen von 2 kW, dabei können Flächenraten von mehr als 1 m2/h erreicht werden. Effiziente Beschichtungen von großen Flächen, beispielsweise auf rotationssymmetrischen Bauteilen stellen ein relevantes Anwendungsfeld für diesen Technologieansatz dar. Die Nickelbasislegierung Inconel 625 wird als Korrosionsschutzwerkstoff eingesetzt. Im Rahmen der Verfahrensprüfung werden die hergestellten Beschichtungen einer EDX Messung unterzogen. Prozesscharakteristische Kenngrößen wie z.B. die Auftragrate werden vorgestellt und vor dem Hintergrund wirtschaftlicher Kennzahlen diskutiert. Zusätzlich werden die Aufmischung, Spurgeometrie und Wärmeeinflusszone der Spuren und Schichten ausgewertet. Im Vergleich zum Laser-Pulver-Auftragschweißen werden Spuren bei hohen Prozessgeschwindigkeiten mit einer hohen Auftragrate erzeugt. T2 - DVS Congress CY - Rostock, Germany DA - 16.09.2019 KW - Highspeed-plasma-laser-cladding KW - Korrosionsschutz KW - Laser KW - Plasma KW - Auftragschweißen PY - 2019 AN - OPUS4-49363 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -