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DE102023206901A1 - Process for thermal processing of processing areas on surfaces of workpieces, semi-finished products or powder beds - Google Patents

Process for thermal processing of processing areas on surfaces of workpieces, semi-finished products or powder beds Download PDF

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DE102023206901A1
DE102023206901A1 DE102023206901.6A DE102023206901A DE102023206901A1 DE 102023206901 A1 DE102023206901 A1 DE 102023206901A1 DE 102023206901 A DE102023206901 A DE 102023206901A DE 102023206901 A1 DE102023206901 A1 DE 102023206901A1
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focal spot
contour
control
predetermined
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German (de)
Inventor
Konrad Kerber
Philipp Hengst
Horst Biermann
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Bergakademie Freiberg
Original Assignee
Bergakademie Freiberg
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Publication date
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Abstract

Bei dem wird ein Energiestrahl mit einer Basisleistung PBasis auf die Oberfläche gerichtet und sein Brennfleck entlang einer vorgegeben Ausgangskontur zweidimensional innerhalb des Bearbeitungsbereichs so bewegt, dass der Brennfleck jeweils von einer Position Pxi,yi zu einer nachfolgenden Position Pxi+1,yi+1, die in einem vorgegebenen Abstand Δli zur vorhergehenden Position Pxi,yi angeordnet ist, bewegt und dort vorgebbare Haltezeiten ΔtBasis eingehalten werden. Dabei wird die Temperatur an der Oberfläche des Bearbeitungsbereichs ortsaufgelöst gemessen und einer elektronischen Auswerte- und Regeleinheit zugeführt. Anschließend wird in Abhängigkeit der ortsaufgelöst erfassten Temperaturen eine Regelung so durchgeführt, dass eine vorgegebene Ausgangskontur die abgefahren werden soll entsprechend in die ortsaufgelöst erfassten Temperaturen berücksichtigende angepasste Konturen verändert wird und/oder die vorgegebenen Abstände Δli+x zwischen den einzelnen nacheinander abgefahren Positionen Pxi+x,yi+x und/oder die Haltezeiten Δti+x an den einzelnen Positionen Pxi,yi, werden angepasst. Dies wird sooft wiederholt bis eine vorgegebene lokal definierte Temperaturverteilung im Bearbeitungsbereich erreicht worden ist.In this case, an energy beam with a base power P Basis is directed at the surface and its focal spot is moved two-dimensionally along a predetermined starting contour within the processing area in such a way that the focal spot moves from a position P xi,yi to a subsequent position P xi+1,yi+1 , which is arranged at a predetermined distance Δl i from the previous position P xi,yi , and predeterminable holding times Δt Basis are maintained there. The temperature on the surface of the processing area is measured with spatial resolution and fed to an electronic evaluation and control unit. Then, depending on the spatially resolved temperatures, control is carried out in such a way that a predetermined starting contour that is to be traversed is changed accordingly into adapted contours that take the spatially resolved temperatures into account and/or the predetermined distances Δl i+x between the individual positions P xi+x,yi+x traversed one after the other and/or the holding times Δt i+x at the individual positions P xi,yi , are adjusted. This is repeated until a predetermined locally defined temperature distribution in the processing area has been achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Bearbeitung von Bearbeitungsbereichen an Oberflächen von Werkstücken, Halbzeugen oder Pulverbetten mit einem auslenkbaren Energiestrahl. Bei der thermischen Bearbeitung kann es sich um ein Urform-, ein Umform-, ein Füge-, ein Beschichtungs- oder ein Verfahren zur Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften handeln.The invention relates to a method for thermally processing processing areas on surfaces of workpieces, semi-finished products or powder beds using a deflectable energy beam. Thermal processing can be a primary forming, forming, joining, coating or a method for influencing the material properties.

Als Energiestrahl (ES) kann z.B. ein Laser- oder Elektronenstrahl eingesetzt werden, mit dem lokal definiert thermische Energie in die Werkstückoberfläche eingebracht werden kann, was zur Erwärmung der Oberfläche im jeweiligen vorgegebenen Oberflächenbereich eines Werkstücks führt. Da die auf den Bearbeitungsbereich projizierte Einwirkungszone des ES (im Weiteren die Brennfleckgröße) technisch bedingt limitiert ist, kann der Energieeintrag (E) in einem zeitlichen Intervall (Δt) mittels einer (hochdynamischen) Ablenkung (Scannen) des ES auf der Oberfläche des Bearbeitungsbereichs verteilt werden. Die Auslenkbewegung des Brennflecks des ES kann einerseits kontinuierlich mit der Geschwindigkeit v erfolgen. Andererseits ist ein zeitlich definiertes Halten an vorgegebenen Positionen möglich (Haltedauer = Δt. Das zeitliche Intervall für den Sprung (ΔtSprung) zwischen den einzelnen Positionen, an denen keine Weiterbewegung des Brennflecks während einer Haltedauer Δt erfolgt, sollte dabei deutlich kleiner sein, als die Haltedauer an einer Position. (ΔtSprung « ΔtPunkt). Ist diese Bedingung erfüllt, ergibt sich die Geschwindigkeit entlang einer linienförmigen Bewegung des Brennflecks mit v = l / ( N Δ t Punkt )

Figure DE102023206901A1_0001
A laser or electron beam can be used as an energy beam (ES), for example, with which locally defined thermal energy can be introduced into the workpiece surface, which leads to the heating of the surface in the respective specified surface area of a workpiece. Since the impact zone of the ES projected onto the processing area (hereinafter the focal spot size) is limited for technical reasons, the energy input (E) can be distributed over the surface of the processing area in a time interval (Δt) by means of a (highly dynamic) deflection (scanning) of the ES. The deflection movement of the focal spot of the ES can, on the one hand, take place continuously at the speed v. On the other hand, a time-defined stop at predetermined positions is possible (holding time = Δt. The time interval for the jump (Δt jump ) between the individual positions at which no further movement of the focal spot occurs during a holding time Δt should be significantly smaller than the holding time at one position. (Δt jump « Δt point ). If this condition is met, the speed along a linear movement of the focal spot is v = l / ( N Δ t Punkt )
Figure DE102023206901A1_0001

Für beide Varianten der Auslenkbewegung der ES entlang verschiedener geometrischer Formen bewegt werden, um bestimmte Konturen abzufahren. Diese können neben einer statischen Position, bevorzugt aber linienförmig besonders bevorzugt flächig abgefahren werden. Diese Bewegung des Brennflecks des ES kann technologiebedingt z. B. über Magnetfelder (Elektronen- strahl), mechanische Achsen oder Spiegel (Laserstrahl) usw. realisiert werden. Die Anordnung dieser Positionen an denen die Bewegung eines Brennflecks gestoppt wird ist innerhalb technologiebedingter Scan-Grenzen nahezu beliebig, was das Erwärmen vielfältiger Konturen ermöglicht.For both variants of the deflection movement, the ES can be moved along different geometric shapes in order to follow certain contours. In addition to a static position, these can be followed in a linear fashion, but particularly preferably over a surface. This movement of the ES's focal spot can be achieved, depending on the technology, e.g. via magnetic fields (electron beam), mechanical axes or mirrors (laser beam), etc. The arrangement of these positions at which the movement of a focal spot is stopped is almost arbitrary within the technology-related scanning limits, which enables the heating of a wide variety of contours.

Für einen Energiestrahl konstanter Leistung P ergibt sich bei v bzw. Δt = konst. ein konstanter Energieeintrag innerhalb der Kontur, d.h. jede Position wird mit der gleichen Energie beaufschlagt. Die sich so einstellende Temperaturverteilung wird von vielen Größen beeinflusst, bspw. unterschiedlichen Wärmeableitungsbedingungen, variierende Geometrie etc. und kann daher nicht definiert und/oder reproduzierbar eingestellt werden. Demnach ist die lokale Regelung des Energieeintrags erstrebenswert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Einstellen einer in den Grenzen der physikalischen Gesetzmäßigkeiten beliebigen zweidimensionalen Temperaturverteilung ohne die Nutzung weiterer Wärmequellen außer des Energiestrahls. Hierzu kann einerseits die Leistung des Energiestrahls und andererseits die Haltezeit Δt an den Positionen, folglich die Scangeschwindigkeit v, während des Bearbeitungsprozesses geregelt werden. Eine Regelung der abzufahrenden Kontur (z.B. Hinzufügen/ Entfernen von Positionen) ist ebenso möglich.For an energy beam of constant power P, v or Δt = const. results in a constant energy input within the contour, i.e. each position is subjected to the same energy. The resulting temperature distribution is influenced by many variables, e.g. different heat dissipation conditions, varying geometry, etc. and therefore cannot be defined and/or reproducibly set. Local control of the energy input is therefore desirable. The present invention enables any two-dimensional temperature distribution to be set within the limits of the physical laws without using any other heat sources apart from the energy beam. To this end, the power of the energy beam and the holding time Δt at the positions, hence the scanning speed v, can be controlled during the processing process. Control of the contour to be traveled (e.g. adding/removing positions) is also possible.

Bisher erfolgte eine Einflussnahme durch wiederholtes Abscannen einer Behandlungsfläche mit definierten Abkühlungsintervallen, einer Regelung der Strahl-Leistung auf Basis der gemessenen Oberflächentemperatur eines Pyrometers (Messung auf zwei Wellenlängen) gemittelt über eine flächig begrenzte Messfläche innerhalb der gescannten Behandlungsfläche mit konstanter Kontur und konstanter Haltezeit( Δt) bzw. Scangeschwindigkeit (Messfläche des Pyrometers < gescannte Fläche), einer Regelung aus einer vorherigen Position mit angepasster Haltezeit an definierten Positionen des abgescannten Bereichs auf Basis einer numerischen Simulation, einer temperaturbezogenen Anpassung der Energieverteilung auf einer linienförmigen Scanbahn (eindimensional, Schwingspiegeloptik mit Anpassung der Schwingfunktion (Anpassung der kontinuierlichen Geschwindigkeit v)).Up to now, influence has been exerted by repeatedly scanning a treatment area with defined cooling intervals, regulating the beam power based on the measured surface temperature of a pyrometer (measurement on two wavelengths) averaged over a limited measuring area within the scanned treatment area with constant contour and constant holding time (Δt) or scanning speed (measuring area of the pyrometer < scanned area), regulating from a previous position with adjusted holding time at defined positions of the scanned area based on a numerical simulation, and temperature-related adjustment of the energy distribution on a linear scan path (one-dimensional, oscillating mirror optics with adjustment of the oscillation function (adjustment of the continuous speed v)).

Dabei kann eine gewünschte vorgegebene Temperaturverteilung an der Oberfläche eines Bearbeitungsbereichs nur unzureichend und mit erhöhtem Aufwand erreicht werden.A desired predetermined temperature distribution on the surface of a processing area can only be achieved inadequately and with increased effort.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten bei einer thermischen Bearbeitung von Werkzeugen anzugeben, mit denen eine vorgegebene Temperaturverteilung innerhalb eines Bearbeitungsbereichs an einer Werkstückoberfläche erreicht werden kann, wobei die Erwärmung mit einem einzelnen auslenkbaren Energiestrahl erreicht werden soll.It is therefore an object of the invention to provide possibilities for thermal processing of tools with which a predetermined temperature distribution can be achieved within a processing area on a workpiece surface, wherein the heating is to be achieved with a single deflectable energy beam.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, dass die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in abhängigen Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features specified in dependent claims.

Bei dem Verfahren zur thermischen Bearbeitung von Bearbeitungsbereichen an Werkstückoberflächen, bei dem ein Energiestrahl mit einer Basisleistung PBasis auf die Oberfläche gerichtet wird, wird sein Brennfleck entlang einer vorgegeben Ausgangskontur zweidimensional innerhalb des Bearbeitungsbereichs so bewegt wird, dass der Brennfleck jeweils von einer Position Pxi,yi zu einer nachfolgenden Position Pxi+1,y+1, die in einem vorgegebenen Abstand Δli zur vorhergehenden Position Pxi,yi angeordnet ist, bewegt wird. Die jeweilige Ausgangskontur kann z.B. auf der Grundlage von Erfahrungswerten oder Simulationsrechnungen vorgegeben sein.In the process for thermal processing of processing areas on workpiece surfaces, in which an energy beam with a base power P Basis is directed onto the surface, its focal spot is formed two-dimensionally within the bear along a predetermined initial contour. processing area is moved in such a way that the focal spot is moved from a position P xi,yi to a subsequent position P xi+1,y+1 , which is arranged at a predetermined distance Δl i from the previous position P xi,yi . The respective starting contour can be specified, for example, on the basis of empirical values or simulation calculations.

An den jeweiligen Positionen Pxi,yi wird der Brennfleck über eine vorgebbare Basishaltezeit ΔtBasis weiter bewegt. Dies wird so lange durchgeführt bis die vorgegebene Ausgangskontur mit dem Brennfleck abgefahren worden ist.At the respective positions P xi,yi the focal spot is moved further over a predeterminable base holding time Δt base . This is carried out until the predefined initial contour has been traversed with the focal spot.

Dabei wird die Temperatur an der Oberfläche des Bearbeitungsbereichs ortsaufgelöst gemessen und die jeweiligen ortsaufgelöst erfassten Temperaturmesswerte werden einer elektronischen Auswerte- und Regeleinheit zugeführt. Mit der entsprechend ausgebildeten elektronischen Auswerte- und Regeleinheit wird anschließend in Abhängigkeit der ortsaufgelöst erfassten Temperaturen eine Regelung so durchgeführt, dass
bei der Regelung die vorgegebene Ausgangskontur, die abgefahren werden soll, entsprechend der ortsaufgelöst erfassten Temperaturmesswerte verändert wird und/oder die vorgegebenen Abstände Δli+x zwischen den einzelnen nacheinander abgefahrenen Positionen Pxi+1,yi+1 und/oder die Haltezeiten Δti+x an den einzelnen Positionen Pxi,yi angepasst werden und dies soft wiederholt wird, bis eine vorgegebene lokal definierte Temperaturverteilung im Bearbeitungsbereich erreicht worden ist.
The temperature on the surface of the processing area is measured in a spatially resolved manner and the respective spatially resolved temperature measurement values are fed to an electronic evaluation and control unit. The appropriately designed electronic evaluation and control unit then carries out a control depending on the spatially resolved temperatures so that
during control, the specified initial contour that is to be traversed is changed according to the spatially resolved temperature measurement values and/or the specified distances Δl i+x between the individual positions P xi+1,yi+1 traversed one after the other and/or the holding times Δt i+x at the individual positions P xi,yi are adjusted and this is repeated until a specified locally defined temperature distribution in the processing area has been achieved.

Zusätzlich kann mindestens eine der folgenden Regelmöglichkeiten in Abhängigkeit der ortsaufgelöst erfassten Temperaturmesssignale verändert werden. Dies können die Leistung Pi mit der der Energiestrahl betrieben wird, die Leistungsdichte im Brennfleck,
die Geschwindigkeit vi mit der der Brennfleck von Position Pxi,yi zu jeweils einer nachfolgenden Position Pxi+1,yi+1 bewegt wird
und/oder
die Pulsfrequenz, Pulslänge und die Pulsdauer eines gepulst betriebenen Energiestrahls sein.
In addition, at least one of the following control options can be changed depending on the spatially resolved temperature measurement signals. These can be the power P i with which the energy beam is operated, the power density in the focal spot,
the speed v i with which the focal spot is moved from position P xi,yi to each subsequent position P xi+1,yi+1
and/or
the pulse frequency, pulse length and pulse duration of a pulsed energy beam.

Wobei i = 1 bis N gewählt werden kann und N insbesondere einer Anzahl an vollständigen Abfahrten von Konturen bis eine vorgegebene Soll-Temperaturverteilung innerhalb eines jeweiligen Bearbeitungsbereichs eines Werkstücks erreicht worden ist, indem eine bestimmte Erwärmung mit ggf. nachfolgender Abkühlung erreicht werden sollte,Where i = 1 to N can be selected and N in particular a number of complete descents of contours until a predetermined target temperature distribution within a respective processing area of a workpiece has been achieved by achieving a certain heating with possible subsequent cooling,

Unter einer Außenkontur oder Kontur kann man den Weg bzw. die Vorschubbewegungsrichtung des Brennflecks des Energiestrahls entlang der jeweiligen Oberfläche bei einem einmaligen Abfahren verstehen. Dabei kann eine jeweilige Ausgangskontur vor Beginn der Bearbeitung vorgegeben sein und nachfolgend abzufahrende Konturen dann auch geregelt werden und der Brennfleck legt andere Wege bei einer Abfahrt einer Kontur infolge der Regelung zurück.An external contour or contour can be understood as the path or the direction of advance of the focal spot of the energy beam along the respective surface during a single traverse. A respective initial contour can be specified before the start of processing and the contours to be traversed subsequently can then also be regulated and the focal spot covers different paths when traversing a contour as a result of the regulation.

Eine vorgegebene Ausgangskontur kann beispielsweise spiralförmig, mäanderförmig, kreis-, kreisringförmig mit wechselnden Radien, eine Reihen- und Spaltenanordung von Positionen Px,y aber auch vollkommen willkürlich oder zufällig ausgewählt sein. Diese Kontur kann dann infolge der Regelung verändert werden, indem der Brennfleck zu anderen Positionen Pxi,yi bewegt wird als denen, die bei der Ausgangskontur gewählt worden sind. Bei mehrfachem Abfahren von Konturen in geregelter Form kann auch ein Wechsel der Konturgeometrie durchgeführt werden. So kann es auch der Fall sein, dass bei jedem Abfahren einer Kontur die jeweilige Kontur an die momentane gemessene Temperaturverteilung innerhalb des jeweiligen Bearbeitungsbereichs angepasst werden kann, so dass sich die einzelnen bei der Durchführung des Verfahrens genutzten Konturen bei zumindest einigen Abfahrten des Brennflecks der Konturen voneinander unterscheiden.A given initial contour can, for example, be spiral-shaped, meander-shaped, circular, or annular with changing radii, a row and column arrangement of positions P x,y, but also completely arbitrary or randomly selected. This contour can then be changed as a result of the control by moving the focal spot to other positions P xi,yi than those selected for the initial contour. If contours are traversed multiple times in a controlled manner, the contour geometry can also be changed. It can also be the case that each time a contour is traversed, the respective contour can be adapted to the currently measured temperature distribution within the respective processing area, so that the individual contours used when carrying out the process differ from one another on at least some of the traverses of the focal spot of the contours.

Wie dies anderweitig auch bereits praktiziert wird, kann eine Relativbewegung von Brennfleck (Spot) des Energiestrahls und jeweiliger Oberfläche durch zweidimensionale Bewegung eines Werkstücks, Halbzeugs oder Pulverbetts und/oder durch eine entsprechend gesteuerte bzw. geregelte Auslenkung des Energiestrahls mit der die Auftreffposition des Brennflecks auf die jeweilige Oberfläche beeinflusst werden kann, erreicht werden.As is already practiced elsewhere, a relative movement of the focal spot of the energy beam and the respective surface can be achieved by two-dimensional movement of a workpiece, semi-finished product or powder bed and/or by a correspondingly controlled or regulated deflection of the energy beam with which the impact position of the focal spot on the respective surface can be influenced.

Entsprechend können auch die Abstände Δli von Positionen Px,y an denen die Brennfleckbewegung gestoppt wird, die nacheinander angefahren werden und/oder die jeweiligen Haltezeiten Δti während eines Stopps geregelt werden. Werden größere Abstände Δli gewählt, erfolgt ein kleinerer Energieeintrag je Fläche. Bei längeren Haltezeiten Δti kann mehr Energie und somit im Bereich der jeweiligen Position Pxi,yi eine größere Temperaturerhöhung erreicht werden.Accordingly, the distances Δl i between positions P x,y at which the focal spot movement is stopped can be approached one after the other and/or the respective holding times Δt i during a stop can be regulated. If larger distances Δl i are selected, a smaller energy input per area occurs. With longer holding times Δt i, more energy and thus a greater temperature increase can be achieved in the area of the respective position P xi,yi .

Es kann auch die Geschwindigkeit v der Vorschubbewegung temperaturabhängig geregelt werden.The speed v of the feed movement can also be controlled depending on the temperature.

Wird kein kontinuierlich betriebener ES eingesetzt, kann auch die Pulsdauer und/oder die Pulspausenlänge in Abhängigkeit der ortsaufgelöst gemessenen Temperaturen geregelt werden.If no continuously operated ES is used, the pulse duration and/or the pulse pause length can also be controlled depending on the spatially resolved measured temperatures.

Ebenso kann die Leistung des jeweiligen ES, wie auch die Leistungsdichte im Brennfleck geregelt werden. Bei einer Anpassung der Leistungsdichte kann die jeweilige Größe der Fläche des Brennflecks durch eine entsprechend angepasste Fokussierung je nach Bedarf angepasst werden. Dabei können auch veränderte Geometrien eines Brennflecks infolge größerer Auslenkwinkel mit denen der ES auf eine Oberfläche auftrifft berücksichtigt werden.The power of the respective ES as well as the power density in the focal spot can also be regulated. When adjusting the power density The respective size of the area of the focal spot can be adjusted as required by adjusting the focus accordingly. Changes in the geometry of a focal spot due to larger deflection angles at which the ES hits a surface can also be taken into account.

So besteht die Möglichkeit, dass eine unveränderte Ausgangskontur oder eine nachfolgend abgefahrene Kontur mit dem jeweiligen Brennfleck mehrfach abgefahren wird, bevor eine Anpassung an eine veränderte Temperaturverteilung an der Oberfläche des jeweiligen Bearbeitungsbereichs erforderlich ist und durchgeführt wird. Es kann dabei ohne Veränderung eines der weiter genannten Regelmöglichkeiten, bei mehrfachem Abfahren vornehmen zu müssen, vorgegangen werden, bevor eine tatsächliche Regelung mindestens eines der genannten weiteren Parameter durchgeführt wird.This makes it possible to run an unchanged initial contour or a subsequently run contour with the respective focal spot several times before an adjustment to a changed temperature distribution on the surface of the respective processing area is required and carried out. This can be done without having to change any of the control options mentioned above, which must be carried out when running several times, before an actual control of at least one of the other parameters mentioned is carried out.

Initial erfolgt die Vorgabe einer Ausgangskontur. Dabei können die Abstände Δl zwischen den Positionen Pxiyi nicht deutlich größer als der Durchmesser des Energiestrahlbrennflecks sein. Die relative eingetragene Energie (Erelativ) an jeder Position ergibt sich anhand einer vorab gewählten Basis-Verweilzeit (ΔtBasis), der aktuellen Verweildauer Δti an der jeweiligen individuellen Position (für NPunkte gilt i = 1 ... M, einer vorab gewählten Basis-Strahl-Leistung (PBasis) sowie der aktuellen Strahl-Leistung (P) nach Gleichung Gl. 2. E relativ = ( P Δ t i ) / ( P basis Δ t Basis )

Figure DE102023206901A1_0002
Für eine Ausgangskontur gilt demnach Δti = ΔtBasis und P = PBasis Initially, an initial contour is specified. The distances Δl between the positions P xiyi cannot be significantly larger than the diameter of the energy beam focal spot. The relative energy applied (E relative ) at each position is determined based on a previously selected base dwell time (Δt base ), the current dwell time Δt i at the respective individual position (for N points i = 1 ... M), a previously selected base beam power (P base ) and the current beam power (P) according to equation 2. E relativ = ( P Δ t i ) / ( P basis Δ t Basis )
Figure DE102023206901A1_0002
For an initial contour, Δt i = Δt Basis and P = P Basis

Die Eingangsgrößen können an ein Stellglied und an eine Steuerung des Energiestrahls ES gegeben werden. Der ES projiziert die Ausgangskontur auf die Oberfläche des Bearbeitungsbereichs (diese kann auch ein/mehrere Teil/e einer größeren Gesamtfläche sein) und scannt diese wiederholt (initial mit der Ausgangsleistung PBasis) ab. Die Projektion der Kontur auf der Oberfläche des Bearbeitungsbereichs wird im Folgenden als Heizfeld bezeichnet. Die sich im Heizfeld einstellende Temperaturverteilung ist die Regelgröße für den ihr zugehörigen Regelkreis der elektronischen Auswerte- und Regeleinrichtung. Die emittierte Strahlung von der Bauteiloberfläche kann als ortsaufgelöst erfasste Messsignale von einem Messglied empfangen werden. Dazu kann als Sensor eine Thermokamera eingesetzt werden, welche im Infrarot-Bereich messen kann. Eine Messung in einem anderen Wellenlängenbereich ist allerdings ebenfalls denkbar.The input variables can be passed to an actuator and to a controller of the energy beam ES. The ES projects the output contour onto the surface of the processing area (this can also be one or more parts of a larger total area) and scans this repeatedly (initially with the output power P Basis ). The projection of the contour onto the surface of the processing area is referred to below as the heating field. The temperature distribution that occurs in the heating field is the controlled variable for the associated control loop of the electronic evaluation and control device. The radiation emitted from the component surface can be received by a measuring element as spatially resolved measurement signals. A thermal camera that can measure in the infrared range can be used as a sensor for this purpose. However, measurement in a different wavelength range is also conceivable.

Es sollten die Temperaturen an mindestens 50, bevorzugt mindestens 100 und ganz besonders bevorzugt an mindestens 10000 Positionen gleichzeitig erfasst und bei der Regelung berücksichtigt werden.The temperatures at at least 50, preferably at least 100 and most preferably at least 10,000 positions should be recorded simultaneously and taken into account in the control system.

Mit den digitalisierten Messsignalen kann eine zweidimensionale Ist-Temperaturverteilung bestimmt werden. Die Pixelzahl der von der Thermokamera gemessenen Temperaturmesswerte und die Positionsabstände der jeweiligen Kontur können vorab so aufeinander angepasst werden, dass die xy-Koordinaten der Positionen der Kontur mit denen eines jeweiligen Pixels übereinstimmen. Die so bestimmte Ist-Temperaturverteilung wird mit einer vorgegebenen Soll-Temperaturverteilung abgeglichen. Für jede Position Pxi,yi erfolgt die Bildung der Differenz der bestimmten Ist-Temperatur von der jeweiligen Soll-Temperatur. Daraus resultiert eine Matrix mit den Soll-Ist-Abweichungen für jeden Pixel der gemessenen Temperaturverteilung. Diese Abweichungen werden einer Regelung zugrunde gelegt, die z.B. mit einem PID-Regler (proportional-integral-derivative controller) durchgeführt werden kann. Einerseits kann Δti für jede Position mit individuellem Regelverlauf geregelt werden. Andererseits kann die Regelung von P* Δti zur Kompensation von Temperaturunterschieden innerhalb einer abgefahrenen Kontur genutzt werden, während P für jede Position Pxi,yi identisch ist und demnach lediglich anteilig die Höhe des Energieeintrags regelt. Demzufolge ergibt sich keine Notwendigkeit für eine zeitliche Synchronisierung zwischen der aktuellen Strahl-Position und der Strahl-Leistung. Eine Regelung der Strahlleistung mittels eines weiteren berührungslosen Messverfahrens in einem separaten Regelkreis oder auf Basis eines Ausschnitts der Ist-Temperaturverteilung ist ebenso denkbar.The digitized measurement signals can be used to determine a two-dimensional actual temperature distribution. The number of pixels of the temperature measurements measured by the thermal camera and the position distances of the respective contour can be adjusted in advance so that the xy coordinates of the positions of the contour match those of a respective pixel. The actual temperature distribution determined in this way is compared with a specified target temperature distribution. For each position P xi,yi, the difference between the determined actual temperature and the respective target temperature is calculated. This results in a matrix with the target-actual deviations for each pixel of the measured temperature distribution. These deviations are used as the basis for a control that can be carried out, for example, with a PID controller (proportional-integral-derivative controller). On the one hand, Δt i can be controlled for each position with an individual control curve. On the other hand, the control of P* Δt i can be used to compensate for temperature differences within a traced contour, while P is identical for each position P xi,yi and therefore only regulates the level of energy input proportionally. As a result, there is no need for temporal synchronization between the current beam position and the beam power. Control of the beam power using another contactless measuring method in a separate control loop or based on a section of the actual temperature distribution is also conceivable.

Auf Basis der Differenzen ergibt sich demnach eine Kontur bei der individuell angepasste Haltezeiten für jede Position Pxi,yi. sowie eine angepasste StrahlLeistung eingehalten bzw. eingestellt werden können. Beides wird an das Stellglied, den Energiestrahl, zurückgeführt. Daraufhin erfolgt das Scannen entlang einer neuen nachfolgend abzufahrenden Kontur und ggf. angepasster Leistung. Anschließend beginnt ein weiterer Durchlauf des Regelkreises bis die vorgegebene Temperatursollverteilung innerhalb des Bearbeitungsbereiches erreicht worden ist.Based on the differences, a contour is created in which individually adjusted holding times for each position P xi,yi . as well as an adjusted beam power can be maintained or set. Both are fed back to the actuator, the energy beam. Scanning then takes place along a new contour to be followed subsequently and, if necessary, adjusted power. Then another run of the control loop begins until the specified target temperature distribution within the processing area has been achieved.

Zu bedenken ist, dass der Energiestrahl während des gesamten Regelzyklus wiederholt die Oberfläche scannt und dabei dessen Brennfleck Konturen abfährt. Die Anzahl der durchlaufenen Scanzyklen mit einer individuellen Kontur und Strahl-Leistung ist dabei auch von der Regel- bzw. Scanfrequenz abhängig. Das Regelungsverfahren kann hierbei sowohl bei statisch gehaltenen Bearbeitungsbereich als auch bei Relativbewegung zwischen Heizfeld und Bearbeitungsbereich angewendet werden.It should be remembered that the energy beam repeatedly scans the surface during the entire control cycle and follows the contours of its focal spot. The number of scan cycles completed with an individual contour and beam power also depends on the control or scanning frequency. The control method can be used both for a statically held processing area and for relative movement between the heating field and the processing area.

Im zeitlichen Bearbeitungs-/Erwärmungsverlauf kann auch eine Abänderung der vorgegebenen Ausgangsfläche, des Bearbeitungs-/Erwärmungsbereichs, der vorgegebenen Temperaturverteilung und/oder der Parameter der elektronischen Regelungs- und Auswertungseinheit durchgeführt werden.During the processing/heating process, the specified starting area, the processing/heating area, the specified temperature distribution and/or the parameters of the electronic control and evaluation unit can also be modified.

Während der Bearbeitung können die ortsaufgelöst erfassten Temperaturen und zugehörige Parameter mit denen die geregelte Bearbeitung durchgeführt wird in einen Speicher überführt und mittels einer elektronischen Auswerteeinheit Regelstrategien für zukünftige und zumindest ähnliche Bearbeitung bestimmt und zur Verfügung gestellt werden. Mittels gespeicherter Werte und damit bestimmten Regelstrategien können zukünftige nachfolgende gleiche bzw. ähnliche Bearbeitungen durchgeführt werden, so dass sich im Laufe der Zeit die Regelung auch dadurch verbessern lässt.During processing, the spatially resolved temperatures and associated parameters with which the controlled processing is carried out can be transferred to a memory and control strategies for future and at least similar processing can be determined and made available using an electronic evaluation unit. Using stored values and the control strategies determined in this way, subsequent identical or similar processing can be carried out in the future, so that the control can also be improved over time.

Im Wesentlichen ermöglicht die Erfindung die Regelung einer 2D-Temperaturverteilung an definierbaren Koordinaten mittels eines Energiestrahls in einem geschlossenen Regelkreis. Vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist vor allem, dass

  • • die Lösung dieses Problems mittels eines einzigen Energiestrahls, ohne zusätzliche Heizvorrichtungen, kombiniert mit der Tatsache, dass
  • • die Regelung u. a. mittels des relativen Energieeintrags an definierbaren Positionen des Heizfelds erfolgt: d.h. die Regelung der 2D-Temperaturverteilung erfordert keine unmittelbare zeitliche Synchronisation zwischen Strahl-Leistung und Strahl-Bewegung, da die Lokalisierung des Energieeintrags inhärent zu einer Stellgröße der Regelung ist und
  • • jede Koordinate im Heizfeld mit individuellem Regelungsverlauf geregelt werden kann.
  • • Weiterhin ist die Auflösung der Unterteilung der Behandlungsfläche aufgrund der Nutzung eines Energiestrahls mit kleinem Brennfleckdurchmesser hoch.
Essentially, the invention enables the control of a 2D temperature distribution at definable coordinates using an energy beam in a closed control loop. The main advantage over the prior art is that
  • • the solution of this problem by means of a single energy beam, without additional heating devices, combined with the fact that
  • • the control is carried out by means of the relative energy input at definable positions of the heating field: ie the control of the 2D temperature distribution does not require immediate temporal synchronization between beam power and beam movement, since the localization of the energy input is inherent to a control variable and
  • • each coordinate in the heating field can be controlled with an individual control process.
  • • Furthermore, the resolution of the subdivision of the treatment area is high due to the use of an energy beam with a small focal spot diameter.

Die Erfindung kann für

  • • eine Vorwärmung, Versinterung sowie das Fusionieren bei der Additiven Fertigung/ bei Beschichtungsverfahren,
  • • das Randschichthärten oder -umschmelzen von bewegten oder statischen Bauteilen mit unterschiedlichsten Geometrien,
  • • weitere lokale Wärmebehandlungen (z. B. Glühen) an nahezu beliebigen Oberflächenkonturen,
für Fügetechnologien (z. B. Halten der Temperatur beim Löten oder Vor- bzw. Nachwärmen beim Schweißen) genutzt werden.The invention can be used for
  • • preheating, sintering and fusion in additive manufacturing/coating processes,
  • • surface hardening or remelting of moving or static components with different geometries,
  • • further local heat treatments (e.g. annealing) on almost any surface contour,
for joining technologies (e.g. maintaining the temperature during soldering or preheating or postheating during welding).

Claims (5)

Verfahren zur thermischen Bearbeitung von Bearbeitungsbereichen an Oberflächen von Werkstücken, Halbzeugen oder Pulverbetten, bei dem ein Energiestrahl mit einer Basisleistung PBasis auf die Oberfläche gerichtet und dabei sein Brennfleck entlang einer vorgegeben Ausgangskontur zweidimensional innerhalb des Bearbeitungsbereichs so bewegt wird, dass der Brennfleck jeweils von einer Position Pxi,yi zu einer nachfolgenden Position Pxi+1,yi+1, die in einem vorgegebenen Abstand Δli zur vorhergehenden Position Pxi,yi angeordnet ist, bewegt und an den jeweiligen Positionen Pxi,yi über eine vorgebbare Haltezeit ΔtBasis nicht weiter bewegt wird und dies so lange durchgeführt wird, bis die vorgegebene Ausgangskontur mit dem Brennfleck abgefahren worden ist und dabei die Temperatur an der Oberfläche des Bearbeitungsbereichs ortsaufgelöst gemessen und einer elektronischen Auswerte- und Regeleinheit zugeführt wird und anschließend mit der entsprechend ausgebildeten elektronischen Auswerte- und Regeleinheit in Abhängigkeit der ortsaufgelöst erfassten Temperaturen eine Regelung so durchgeführt wird, dass eine vorgegebene Ausgangskontur die abgefahren werden soll entsprechend in die ortsaufgelöst erfassten Temperaturen berücksichtigende angepasste Konturen verändert wird und/oder die vorgegebenen Abstände Δli+x zwischen den einzelnen nacheinander abgefahren Positionen Pxi+x,yi+x und/oder die Haltezeiten Δti+x an den einzelnen Positionen Pxi,yi, angepasst werden und dies sooft wiederholt wird, bis eine vorgegebene lokal definierte Temperaturverteilung im Bearbeitungsbereich erreicht worden ist. Method for the thermal processing of processing areas on surfaces of workpieces, semi-finished products or powder beds, in which an energy beam with a base power P Basis is directed at the surface and its focal spot is moved two-dimensionally along a predetermined starting contour within the processing area in such a way that the focal spot is moved from a position P xi,yi to a subsequent position P xi+1,yi+1 , which is arranged at a predetermined distance Δl i from the previous position P xi,yi , and is not moved any further at the respective positions P xi,yi for a predeterminable holding time Δt Basis and this is carried out until the predetermined starting contour has been traversed with the focal spot and the temperature on the surface of the processing area is measured in a spatially resolved manner and fed to an electronic evaluation and control unit and then a control is carried out with the appropriately designed electronic evaluation and control unit depending on the spatially resolved recorded temperatures in such a way that a predetermined starting contour that is to be traversed is converted into the spatially resolved recorded temperatures taking into account adapted contours is changed and/or the specified distances Δl i+x between the individual successively traveled positions P xi+x,yi+x and/or the holding times Δt i+x at the individual positions P xi,yi , are adjusted and this is repeated until a predetermined locally defined temperature distribution in the processing area has been achieved. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Veränderung der Ausgangskontur mindestens eine weitere der nachfolgenden angegebenen Regelungsmöglichkeiten bei der thermischen Bearbeitung in Abhängigkeit der ortsaufgelöst erfassten Temperaturen im Bearbeitungsbereich verändert wird und dazu die Leistung Pi mit der der Energiestrahl betrieben wird, die Leistungsdichte im Brennfleck, die Geschwindigkeit vi mit der der Brennfleck von Position Pxi,yi zu einer nachfolgenden Position Pxi+1yi+1 bewegt wird und/oder die Pulsfrequenz, die Pulsdauer und die Pulspausendauer eines gepulst betriebenen Energiestrahls geregelt wird/werden.procedure according to claim 1 , characterized in that in addition to changing the initial contour, at least one further of the following control options is changed during thermal processing as a function of the spatially resolved temperatures in the processing area, and for this purpose the power P i with which the energy beam is operated, the power density in the focal spot, the speed v i with which the focal spot is moved from position P xi,yi to a subsequent position P xi+1yi+1 and/or the pulse frequency, the pulse duration and the pulse pause duration of a pulsed energy beam are/are controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordefinierte Ausgangskontur spiralförmig, mäanderförmig, kreis-, kreisringförmig mit wechselnden Radien, eine Reihen- und Spaltenanordung von Positionen Pxi,yi aber auch vollkommen willkürlich oder zufällig ausgewählt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a predefined initial contour is spiral-shaped, meander-shaped, circular, circular-ring-shaped with alternating Radii, a row and column arrangement of positions P xi,yi but also completely arbitrary or randomly selected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zeitlichen Bearbeitungs-/Erwärmungsverlauf eine Abänderung der vorgegebenen Ausgangsfläche, des Bearbeitungs-/ Erwärmungsbereichs, der vorgegebenen Temperaturverteilung und/oder der Parameter der elektronischen Regelungs- und Auswertungseinheit durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a modification of the predetermined starting surface, the processing/heating area, the predetermined temperature distribution and/or the parameters of the electronic control and evaluation unit is carried out during the temporal processing/heating process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bearbeitung die ortsaufgelöst erfassten Temperaturen und zugehörige Parameter, mit denen die geregelte Bearbeitung durchgeführt wird, in einen Speicher überführt und mittels einer elektronischen Auswerteeinheit Regelstrategien für zukünftige und zumindest ähnliche Bearbeitungen bestimmt und zur Verfügung gestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the processing, the spatially resolved recorded temperatures and associated parameters with which the controlled processing is carried out are transferred to a memory and control strategies for future and at least similar processing are determined and made available by means of an electronic evaluation unit.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3820685C1 (en) * 1988-06-18 1989-02-23 Aeg-Elotherm Gmbh, 5630 Remscheid, De
DE10108958A1 (en) * 2001-02-19 2002-09-12 Arzneimittelgesellschaft Mit B Device and method for manufacturing a syringe for medical purposes
DE102004018699A1 (en) * 2004-04-17 2005-11-03 Mtu Aero Engines Gmbh Method and apparatus for laser welding of superalloy components
DE60312826T2 (en) * 2002-02-20 2008-01-24 Alstom Technology Ltd. METHOD FOR TRANSFORMING OR BZW. APPLICATION WELDING BY MEANS OF A LASER FROM A WORKPIECE SURFACE
DE102009054394A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for defined modification of surface of a workpiece, which is formed from a metallic material formed in an environmental condition on the surface of oxide layers, by irradiating an area of the workpiece surface with laser radiation
DE102018100549B3 (en) * 2017-11-14 2018-11-29 Scansonic Mi Gmbh Method and device for laser hardening of workpieces
DE102018216206A1 (en) * 2018-09-24 2020-03-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for smoothing the surface of a plastic component

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3820685C1 (en) * 1988-06-18 1989-02-23 Aeg-Elotherm Gmbh, 5630 Remscheid, De
DE10108958A1 (en) * 2001-02-19 2002-09-12 Arzneimittelgesellschaft Mit B Device and method for manufacturing a syringe for medical purposes
DE60312826T2 (en) * 2002-02-20 2008-01-24 Alstom Technology Ltd. METHOD FOR TRANSFORMING OR BZW. APPLICATION WELDING BY MEANS OF A LASER FROM A WORKPIECE SURFACE
DE102004018699A1 (en) * 2004-04-17 2005-11-03 Mtu Aero Engines Gmbh Method and apparatus for laser welding of superalloy components
DE102009054394A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for defined modification of surface of a workpiece, which is formed from a metallic material formed in an environmental condition on the surface of oxide layers, by irradiating an area of the workpiece surface with laser radiation
DE102018100549B3 (en) * 2017-11-14 2018-11-29 Scansonic Mi Gmbh Method and device for laser hardening of workpieces
DE102018216206A1 (en) * 2018-09-24 2020-03-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for smoothing the surface of a plastic component

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