Machine vision camera based spatter analysis system for DMLS process
Kivirasi, Eetu (2018)
Lataukset:
Diplomityö
Kivirasi, Eetu
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804066358
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804066358
Tiivistelmä
This thesis examines the different phases of the DMLS process and the hot and cold spatters that are formed in the process. This thesis was made as a part of Electro Optical System Oy's project to develop a new tool for the R&D department. The melt pool generated spatters were studied by a machine vision based spatter analysis system developed especially for this thesis. The measuring system was manufactured because there were no commercially available measuring systems. The measuring system consists of a machine vision camera, a liquid lens, and attachment system and analysis software.
In monitoring of additive manufacturing the interest has shifted closer to the online monitoring of the process. It is possible to achieve better part quality more cost-efficiently and optimize the quality control during the process.
The thesis consists of a literature review and an experimental part. The literature section outlines the most commonly used monitoring systems for additive manufacturing and theories about spattering. Based on literature findings, it was decided to investigate the effect of heat input, laser power and scanning speed on melt pool behavior and spatter formation. In the experimental part, the effect of different process parameters on the number and velocity of spatters and the melt pool was studied using the EOS M 290-machine. The results obtained corresponded to the theories in the literature. The obtained measurement results by the developed measuring equipment also corresponded to the theories in the literature. Tämä diplomityö kartoittaa DMLS-prosessin eri vaiheita ja niistä syntyviä kylmiä ja kuumia roiskeita. Tämä diplomityö tehtiin osana Electro Optical System Oy:n projektia, jossa tarkoituksena oli kehittää uusi työkalu R&D-osastolle (tutkimus & kehitys). Roiskeiden syntyä tutkittiin tätä työtä varten kehitetyllä konenäköpohjaisella roiskeanalyysijärjestelmällä. Mittauslaitteisto valmistettiin, koska markkinoilla ei ollut vastaavaa saatavilla. Mittauslaitteisto koostuu konenäkökamerasta, nestelinssistä, kiinnitysjärjestelmästä ja analyysiohjelmistosta. Metallin lisäävän valmistuksen monitoroinnissa kiinnostus on siirtynyt lähemmäs prosessin reaaliaikaista tarkkailua. Tarkkailun avulla voidaan saavuttaa kustannustehokkaammin parempilaatuisia kappaleita ja tehostaa laadunvalvontaa prosessin aikana.
Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osasta. Kirjallisuusosassa esitellään yleisimmät käytössä olevat monitorointijärjestelmät metallin lisäävässä valmistuksessa sekä roiskeiden syntyteoriaa. Kirjallisuushavaintojen perusteella päätettiin tutkia lämmöntuonnin, lasertehon ja skannausnopeuden vaikutusta melt poolin käyttäytymiseen ja roiskeiden syntyyn. Kokeellisessa osassa tutkittiin eri prosessiparametrien vaikutusta roiskeiden määrään ja nopeuteen ja melt poolin muotoon EOS:n M 290-koneella. Saadut tulokset vastasivat kirjallisuudessa esitettyjä teorioita. Kehitetyllä mittauslaitteistolla saatiin teorioita tukevat mittaustulokset.
In monitoring of additive manufacturing the interest has shifted closer to the online monitoring of the process. It is possible to achieve better part quality more cost-efficiently and optimize the quality control during the process.
The thesis consists of a literature review and an experimental part. The literature section outlines the most commonly used monitoring systems for additive manufacturing and theories about spattering. Based on literature findings, it was decided to investigate the effect of heat input, laser power and scanning speed on melt pool behavior and spatter formation. In the experimental part, the effect of different process parameters on the number and velocity of spatters and the melt pool was studied using the EOS M 290-machine. The results obtained corresponded to the theories in the literature. The obtained measurement results by the developed measuring equipment also corresponded to the theories in the literature.
Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osasta. Kirjallisuusosassa esitellään yleisimmät käytössä olevat monitorointijärjestelmät metallin lisäävässä valmistuksessa sekä roiskeiden syntyteoriaa. Kirjallisuushavaintojen perusteella päätettiin tutkia lämmöntuonnin, lasertehon ja skannausnopeuden vaikutusta melt poolin käyttäytymiseen ja roiskeiden syntyyn. Kokeellisessa osassa tutkittiin eri prosessiparametrien vaikutusta roiskeiden määrään ja nopeuteen ja melt poolin muotoon EOS:n M 290-koneella. Saadut tulokset vastasivat kirjallisuudessa esitettyjä teorioita. Kehitetyllä mittauslaitteistolla saatiin teorioita tukevat mittaustulokset.