TY - JOUR A1 - Becker, Tina A1 - Breese, Philipp P A1 - Metz, Christian A1 - Altenburg, Simon T1 - In-situ monitoring for PBF-LB/M processes: Does multispectral optical tomography add value in recognizing process deviations? JF - IOP Conference Series: Materials Science and Engineering N2 - Laser powder bed fusion of metallic components (PBF-LB/M) is gaining acceptance in industry. However, the high costs and lengthy qualification processes required for printed components create the need for more effective in-situ monitoring and testing methods. This article proposes multispectral Optical Tomography (OT) as a new approach for monitoring the PBF-LB/M process. Compared to other methods, OT is a low-cost process monitoring method that uses long-time exposure imaging to observe the build process. However, it lacks time resolution compared to expensive thermographic sensor systems. Monochromatic OT (1C-OT) is already commercially available and observes the building process layer-wise using a single wavelength window in the NIR range. Multispectral OT (nC-OT) utilizes a similar setup but can measure multiple wavelength ranges per location simultaneously. By comparing the classical 1C-OT and nC-OT approaches, this article examines the advantages of nC-OT (two channel OT and RGB-OT) in reducing the false positive rate for process deviations and approximating maximum temperatures for a better comparison between different build processes and materials. This could ultimately reduce costs and time for part qualification. The main goal of this contribution is to assess the advantages of nC-OT compared to 1C-OT for in-situ process monitoring of PBF-LB/M. T2 - Nolamp 2023 CY - Turku, Finland DA - 22.08.2023 KW - Thermography KW - Process Monitoring KW - Additive manufacturing KW - BPF-LB/M KW - In-situ PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-592498 DO - https://doi.org/10.1088/1757-899X/1296/1/012008 VL - 1296 SP - 1 EP - 11 PB - IOP Publishing CY - Bristol, UK AN - OPUS4-59249 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Becker, Tina A1 - Altenburg, Simon A1 - Scheuschner, Nils A1 - Breese, Philipp Peter A1 - Metz, C. A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Maierhofer, Christiane T1 - In-situ monitoring of the Laser Powder Bed Fusion build process via bi- chromatic optical tomography JF - Procedia CIRP 2022 N2 - As metal additive manufacturing (AM) is entering industrial serial production of safety relevant components, the need for reliable process qualification is growing continuously. Especially in strictly regulated industries, such as aviation, the use of AM is strongly dependent on ensuring consistent quality of components. Because of its numerous influencing factors, up to now, the metal AM process is not fully controllable. Today, expensive part qualification processes for each single component are common in industry. This contribution focusses on bi-chromatic optical tomography as a new approach for AM in-situ quality control. In contrast to classical optical tomography, the emitted process radiation is monitored simultaneously with two temperature calibrated cameras at two separate wavelength bands. This approach allows one to estimate the local maximum temperatures during the manufacturing process, thus increases the comparability of monitoring data of different processes. A new process information level at low investment cost is reachable, compared to, e.g., infrared thermography. T2 - LANE 2022 CY - Fürth, Germany DA - 04.08.2022 KW - Optical tomography KW - Additive Manufacturing KW - L-PBF KW - In-process monitoring PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-560270 DO - https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.08.035 SN - 2212-8271 VL - 111 SP - 340 EP - 344 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-56027 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Breese, Philipp Peter A1 - Becker, Tina A1 - Oster, Simon A1 - Metz, C. A1 - Altenburg, Simon T1 - In-situ defect detection via active laser thermographic testing for PBF-LB/M T2 - LiM 2023 Proceedings N2 - Great complexity characterizes Additive Manufacturing (AM) of metallic components via laser powder bed fusion (PBF-LB/M). Due to this, defects in the printed components (like cracks and pores) are still common. Monitoring methods are commercially used, but the relationship between process data and defect formation is not well understood yet. Furthermore, defects and deformations might develop with a temporal delay to the laser energy input. The component’s actual quality is consequently only determinable after the finished process. To overcome this drawback, thermographic in-situ testing is introduced. The defocused process laser is utilized for nondestructive testing performed layer by layer throughout the build process. The results of the defect detection via infrared cameras are shown for a research PBF-LB/M machine. This creates the basis for a shift from in-situ monitoring towards in-situ testing during the AM process. Defects are detected immediately inside the process chamber, and the actual component quality is determined. T2 - Lasers in Manufacturing (LiM) CY - Munich, Germany DA - 26.06.2023 KW - Additive manufacturing KW - Laser powder bed fusion KW - Nondestructive testing KW - Laser thermography KW - Defect detection PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-585060 SP - 1 EP - 10 PB - Wissenschaftliche Gesellschaft Lasertechnik und Photonik (WLT) CY - Hannover AN - OPUS4-58506 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon A1 - Chien, M. A1 - Bavendiek, F. A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Thermografische Schichtdickenbestimmung von Oberflächenschutzsystemen für Beton T2 - DGZfP-Berichtsband N2 - Im Bauwesen werden Polymerbeschichtungen auf Beton häufig eingesetzt um zum einen ein bestimmtes Aussehen zu schaffen und zum anderen das Bauteil vor Alterung, Verschleiß und Schädigung zu schützen. Für praktisch alle Ziele ist die Wirkung von der eigens dafür definierten Schichtdicke der Polymerbeschichtung abhängig. Daher wird die Dicke der Beschichtung nach erfolgtem Schichtauftrag überprüft. Für den in diesem Zusammenhang anspruchsvollen mineralischen Untergrund Beton stehen bislang allerdings nur zerstörende Prüfverfahren zur Verfügung. Aus diesem Grund wurden im Rahmen des Projektes IRKUTSK ein auf aktiver Thermografie basierendes Verfahren sowie ein Gerät für den vor-Ort-Einsatz entwickelt, mit dessen Hilfe eine zerstörungsfreie Schichtdickenbestimmung möglich ist. Hier wird ein kurzer Einblick in das zur Schichtdickenbestimmung entwickelte Thermografieverfahren gegeben. Die Besonderheiten bei der quantitativen Auswertung, die durch die Teiltransparenz der Polymerbeschichtungen auftreten, werden erläutert. Die Funktion des Verfahrens für einlagige Systeme wird anhand von La-bormessungen illustriert. T2 - Thermographie-Kolloquium 2017 CY - Berlin, Germany DA - 28.09.2017 KW - Schichtdickenbestimmung KW - Beton KW - Oberflächenschutzsystem KW - Thermografie PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-423577 SN - 978-3-940283-88-7 VL - 163 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-42357 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Altenburg, Simon A1 - Eisenkrein, Helena T1 - Photothermische Schichtdickenmessung an Betonbeschichtungen - unter Laborbedingungen und auf der Baustelle JF - The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics N2 - Bei der Realisierung von Oberflächen-Schutz-System (OSS) auf Betonflächen ist die tatsächlich erreichte Dicke der Beschichtung ein wesentlicher Parameter, der über die Funktionalität und Langzeitstabilität der aufgetragenen Schicht entscheidet. Die Firma IBOS und die BAM haben in den letzten Jahren gemeinsam einen funktionstüchtigen Prototyp eines Messgeräts zur zerstörungsfreien Schichtdickenmessung für Bodenbeschichtungen entwickelt. Hierin wird die Abkühlkurve eines vorher erwärmten Bereichs berührungslos mit einer IR-Kamera erfasst und mit einem Modell verglichen, was die Bestimmung der Schichtdicke ermöglicht. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Umsetzung der Methode unter Laborbedingungen und in der Praxis auf der Baustelle erläutert und diskutiert. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Betonbeschichtung KW - Oberflächenschutzsystem KW - Schichtdickenmessung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Photothermisch PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-449433 UR - https://www.ndt.net/?id=23060 SN - 1435-4934 VL - 23 IS - 9 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-44943 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jonietz, Florian A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Altenburg, Simon A1 - Eisenkrein-Kreksch, H. T1 - Standardisierung eines thermografischen Verfahrens zur Schichtdickenbestimmung von Beton-Oberflächenschutzsystemen T2 - Berichtsband DACH-Jahrestagung 2019 N2 - Polymerbeschichtungen auf Beton bieten einerseits mechanischen Schutz vor Beschädigungen und verhindern das Eindringen von Wasser, gelösten Salzen und CO2 und können andererseits der Oberfläche ein gewünschtes Aussehen geben. Daher werden sie in der Bauindustrie insbesondere bei Brücken und Parkhäusern häufig verwendet. Für die beabsichtigte Wirkung der Beschichtung ist deren Schichtdicke ein entscheidender Faktor und muss daher nach Aufbringung der Schicht und im Betrieb regelmäßig überprüft werden. Üblich sind hier zerstörende Verfahren mit nachträglich erforderlicher Ausbesserung. Im Rahmen eines Vorgängerprojektes wurde an der BAM in Kooperation mit der IBOS GmbH ein zerstörungsfreies Verfahren entwickelt, welches auf aktiver Thermografie basiert. Ein Prototyp mit Halogenlampe und Infrarot-Kamera wurde erprobt. Das hier beschriebene Folgeprojekt hat das Ziel, dieses Verfahren zu standardisieren, damit es sich in der Industrie als zerstörungsfreies Alternativverfahren zur Schichtdickenbestimmung durchsetzt. Im ersten Schritt wird gezeigt, bei welchen Oberflächenschutzsystemen das Verfahren bereits zuverlässige Schichtdickenmessungen ermöglicht und praxistauglich ist. Anschließend werden weitere Forschungsthemen definiert und bearbeitet, die eine Anwendung für alle Oberflächenschutzsysteme ermöglichen sollen. Besondere Herausforderungen stellen etwa Sandeinstreuungen in der Polymerschicht dar. Auch muss der Frage nach der Anwendbarkeit auf Mehrschichtsysteme nachgegangen werden. Des Weiteren stellt sich die Frage nach dem Einfluss der Beschaffenheit des Betonuntergrunds auf die Anwendbarkeit des Verfahrens. Im zu erarbeitenden Normentwurf sollen diese Untersuchungen die Möglichkeiten, aber auch die Grenzen der aktiven Thermografie zur Schichtdickenmessung von Oberflächenschutzsystemen aufzeigen. Im Beitrag werden die systematischen Untersuchungen bezüglich dieser Fragestellungen dargelegt. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - thermografisches Verfahren KW - Standardisierung KW - Schichtdickenbestimmung KW - Beton-Oberflächenschutzsysteme KW - Polymerbeschichtungen auf Beton PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-490093 UR - http://www.ndt.net/?id=24548 SN - 978-3-947971-02-2 VL - 171 SP - Mi.1.C.4-1 EP - Mi.1.C.4-9 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-49009 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Straße, Anne A1 - Gumenyuk, Andrey T1 - Comparison of MWIR thermography and high-speed NIR thermography in a laser metal deposition (LMD) process T2 - Proceedings of Conference QIRT 2018 N2 - Additive manufacturing (AM) offers a range of novel applications. However, the manufacturing process is complex and the production of defect-free parts with high reliability and durability is still a challenge. Thermography is a valuable tool for process surveillance, especially in metal AM processes. The high process temperatures allow one to use cameras usually operating in the visible spectral range. Here, we compare the results of measurements during the manufacturing process of a commercial laser metal deposition setup using a mid-wavelength-IR camera with those from a visual spectrum high-speed camera with band pass filter in the near-IR range. T2 - Conference QIRT 2018 CY - Berlin, Germany DA - 25.06.2018 KW - Additive manufacturing KW - Laser metal deposition KW - ProMoAM KW - Thermography PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-454993 UR - http://www.qirt.org/archives/qirt2018/papers/p35.pdf DO - https://doi.org/10.21611/qirt.2018.p35 SP - 1 EP - 5 PB - QIRT Council CY - Quebec, Canada AN - OPUS4-45499 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Breese, Philipp Peter A1 - Becker, Tina A1 - Oster, Simon A1 - Altenburg, Simon A1 - Metz, C. A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Aktive Laserthermografie im L-PBF-Prozess zur in-situ Detektion von Defekten T2 - DGZfP-Berichtsband N2 - Die zerstörungsfreie Prüfung von metallischen Bauteilen hergestellt mit additiver Fertigung (Additive Manufacturing - AM) gewinnt zunehmend an industrieller Bedeutung. Grund dafür ist die Feststellung von Qualität, Reproduzierbarkeit und damit auch Sicherheit für Bauteile, die mittels AM gefertigt wurden. Jedoch wird noch immer ex-situ geprüft, wobei Defekte (z.B. Poren, Risse etc.) erst nach Prozessabschluss entdeckt werden. Übersteigen Anzahl und/oder Abmessung die vorgegebenen Grenzwerte für diese Defekte, so kommt es zu Ausschuss, was angesichts sehr langer Bauprozessdauern äußerst unrentabel ist. Eine Schwierigkeit ist dabei, dass manche Defekte sich erst zeitverzögert zum eigentlichen Materialauftrag bilden, z.B. durch thermische Spannungen oder Schmelzbadaktivitäten. Dementsprechend sind reine Monitoringansätze zur Detektion ggf. nicht ausreichend. Daher wird in dieser Arbeit ein Verfahren zur aktiven Thermografie an dem AM-Prozess Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) untersucht. Das Bauteil wird mit Hilfe des defokussierten Prozesslasers bei geringer Laserleistung zwischen den einzelnen gefertigten Lagen unabhängig vom eigentlichen Bauprozess erwärmt. Die entstehende Wärmesignatur wird ort- und zeitaufgelöst durch eine Infrarotkamera erfasst. Durch diese der Lagenfertigung nachgelagerte Prüfung werden auch zum Bauprozess zeitversetzte Defektbildungen nachweisbar. In dieser Arbeit finden die Untersuchungen als Proof-of-Concept, losgelöst vom AM-Prozess, an einem typischen metallischen Testkörper statt. Dieser besitzt eine Nut als oberflächlichen Defekt. Die durchgeführten Messungen finden an einer eigens entwickelten L-PBF-Forschungsanlage innerhalb der Prozesskammer statt. Damit wird ein neuartiger Ansatz zur aktiven Thermografie für L-PBF erforscht, der eine größere Bandbreite an Defektarten auffindbar macht. Der Ansatz wird validiert und Genauigkeit sowie Auflösungsvermögen geprüft. Eine Anwendung am AM-Prozess wird damit direkt forciert und die dafür benötigten Zusammenhänge werden präsentiert. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2022 CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Additive Manufacturing KW - Laser Powder Bed Fusion KW - Thermografie KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Aktive Laserthermografie PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-550353 SN - 978-3-947971-25-1 VL - 177 SP - 1 EP - 9 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. AN - OPUS4-55035 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -