Vergleich der Messungen der Schmelzbadtemperatur bei der Additiven Fertigung von Metallen mittels IR-Spektroskopie und Thermografie

Im Rahmen des Themenfeldprojektes „Process Monitoring of AM“ (ProMoAM) evaluiert die Bundesanstalt fur Materialforschung und -Prufung (BAM) gegenwartig die Anwendbarkeit verschiedenster ZfP-Verfahren zur in-situ Prozessuberwachung in der additiven Fertigung (AM) von Metallen in Hinblick auf die Qualitatssicherung. Einige der wichtigsten Messgrosen sind hierbei die Temperatur des Schmelzbades und die Abkuhlrate, welche starken Einfluss auf das Gefuge und die Eigenspannung haben. Aufgrund der Zuganglichkeit zum Werkstuck wahrend des Bauprozesses bieten sich optische Verfahren zu Temperaturbestimmung an. Hierbei stellen jedoch u. a. die hohe Bandbreite der zu messenden Temperaturen, die Bestimmung der Emissivitat und ihre Anderung bei Phasenubergangen der verwendeten Legierung grose experimentelle Herausforderungen dar. Eine weitere Herausforderung stellt fur die IR-Spektroskopie die Absorption durch das Schutzgas und weitere optische Elemente dar. Um diese auch in einem industriellen Umfeld kompensieren zu konnen, wurde eine Methode entwickelt, die das gemessene Spektrum bei der Verfestigung des Werkstoffes als Referenz nutzt. In diesem Beitrag wird die Anwendung dieser Methode fur die IR-Spektrometrie als auch Thermografische Messungen beim Laser-Pulver-Auftragschweisen von 316L gezeigt, wobei beide Methoden weiterhin in Hinblick auf ihre individuellen Vor- und Nachteile miteinander verglichen werden.