Identifikation regelungsorientierter räumlich-zeitlicher Modelle für die Werkstücktemperatur bei der additiven Fertigung
Kurzbeschreibung
Die Additive Fertigung hat aufgrund von Vorteilen wie schnelle Prototypenfertigung und die Möglichkeit der Produktion von kundenspezifischen oder komplex geformten Teilen in kleinen Chargen die Aufmerksamkeit von Industrie und Wissenschaft auf sich gezogen. Zu den Problemen bei der additiven Fertigung von Metallteilen gehören die Sicherstellung und Konstanz der Produktqualität trotz auftretender komplexer physikalischer Phänomene und das Fehlen einer geeigneten Regelung. Dies hat bisher eine breite Anwendung behindert.
Einer der entscheidenden Faktoren für die mechanischen Eigenschaften von metallischen Teilen ist der Temperaturverlauf bei der Fertigung. Die Modellierung eines solchen Verhaltens ist jedoch aufgrund der räumlichen Verteilung, wegen sowie der Kopplungen zwischen In-Layer- und Layer-to-Layer-Dynamik, Phasenänderungen und temperaturabhängigen Parametern herausfordernd. Andererseits garantiert die Verwendung konstanter Prozessparameter oder von konzentriert-parametrischen Modellen zur Regelung der einzig der Schmelzbadtemperatur keine einheitliche Morphologie.
Mit dem Ziel, diese Einschränkungen zu beheben, liegt der Fokus dieses Projekts auf der Erforschung von regelungsorienterter Modellierungs- und Identifizierungsansätzen für den Temperaturverlauf additiv gefertigter Teiler während des Produktionsprozesses. Dazu werden Modelle aus physikalischen Gleichungen abgeleitet und mit einer Infrarotkamera während der Fertigung erhobene Messdaten verwendet, um optimale Modellparameter zu identifizieren.
Bearbeiter
Zeitraum
Ab 03.2022
Förderung
Land Hessen
Publikationen zum Projekt
G. da F. Pereira, G. Jeličić, and A. Kroll, “Spatio-temporal LPV model of 2D workpiece temperature for Direct Laser Deposition,” IFAC-PapersOnLine, vol. 56, no. 2, pp. 6606–6611, Jan. 2023, doi: 10.1016/j.ifacol.2023.10.359.