BeamWatch^® AMでSLMのトラブルシューティングが簡単に

Christian Dini, Director Global Business Development, Ophir

開発の最終段階で、いくつかのベータサイトの1つであるドイツのフラウンホーファーアディティブマニュファクチャリング技術研究所 (IAPT) は、5つの異なるSLMマシンでBeamWatch AMを使用して一連のテストを実施しました。彼らは、正確な測定に基づいて詳細な洞察を明らかにし、測定システムの日常的な使用についてさらに学ぶことができました。テストが完了し、BeamWatch AMが正常に市場にリリースされた現在でも、フラウンホーファーの専門家は依然として非接触測定装置を信頼しています。その理由の1つは、BeamWatch AMによってトラブルシューティングが容易になったことです。具体的な例を見てみましょう。SLMマシンは、検査で印刷部品の表面品質が悪いことが検出された場合、高品位の部品を生産しています。印刷された試験片には多孔性が高くなります。印刷された試験片には多孔性が高くなります。最初のステップでは、専門家がカメラを使用してビームパラメーターを評価します。(図1)

CCDカメラを使用すると、2Dビームプロファイル、ビーム直径、その他のビームパラメーターを測定できます。ただし、これでは造形面上のレーザーパワーや焦点シフトに関する詳細は得られません。もう1つの課題は、SLM生産チャンバーへのカメラの設置です。焦点でビームを正確に測定する必要があります。

エンジニアは次の画像を受け取りました。

問題を特定し、品質が低下する理由を突き止めるには、より具体的な特性が必要です。これは、BeamWatch AMが使用される場合です。コンパクトな測定装置は造形面の中心に配置されます。ユーザーは、BeamWatch AMラベルに表示されている正確な校正距離まで作業平面を下げ、システムがソフトウェアで校正された距離に調整されていることを確認します。入力開口部は、レーザー光源の真下の中央位置に配置されます。ビームの測定は、空気圧シャッターを備えた密閉ハウジング内で行われます。測定はレーザー光のレイリー散乱に基づいているため、レーザー光との接触はありません。数分の一秒以内に、カメラは2048個のビームプロファイルを測定し、システムは関連するすべてのビームパラメーターを計算します。

BeamWatch AMを使用すると、左側のグラフでレーザービームに影響を与える回折がわかります。右側には、明確なガウシアンプロファイルがあります。焦点のシフトとビームのX軸からY軸への異なる方向により、より大きな焦点内のパワー密度が低下します。これは、表面の劣化と材料の強度の低下を説明します。

BeamWatch AMが提供する詳細な測定により、エンジニアは品質問題の原因をすぐに見つけることができました。ビーム経路はコリメーターと焦点シフターの間で位置がずれており、片側がクリップされ、非対称なビームプロファイルとX軸とY軸の間の伝播差が生じていました。光学素子が調整されると、焦点が小さくなるにつれてパワー密度が増加しました。品質問題は、機械のメーカーによる外部サポートなしで解決されました。

SLMのメーカーやユーザーにレーザービームについて知っておくべきことを尋ねると、ほとんどの場合、最初に得られる答えはビームプロファイルの断面です。上の例は、これがほとんどの問題の手がかりではないことを明確に示しています。BeamWatch AMは、大幅に多くの情報を提供し、ビデオレートでの経時的な変化を追跡できます。このシステムにより、非点収差やリアルタイムの焦点シフトなど、まったく新しいビーム測定を行うことができます。

レイリー散乱技術を使用して行われた広範なテストでも、BeamWatchがISO準拠の測定を達成できることが示されています。BeamWatchデータの取得と改良に使用された方法により、このテクノロジーがISO 11146規格を満たしているという主張が検証されることが実証されています。セットアップの簡素化に加えて、SLMシステムメーカーや訓練を受けたユーザーにとって、新しくて価値のあるサービスツールが得られます。