Coaxial monitoring with multiple sensors and defect correction for selective laser melting

The high value and elevated build time of SLM produced parts makes a complete and effective monitoring and control on the process an important requirement for the new systems. Thus, the study of strategies aimed at detecting production defects and to a real-time correction represents a major necessity in the field. In this thesis work, the application and analysis of corrective strategies such as layer remelting and powder preheating were performed on SLM machines. The effectiveness of correction strategies was evaluated by means of the analysis of density, surface roughness, geometrical error and micro-hardness of the 18Ni300 maraging steel produced specimens. Regarding the process monitoring aspect, optical modeling and application of a coaxial monitoring system were performed, with multiple sensors, in order to detect defects within the process. The architecture of the module consists in a photodiode for monitoring the laser back-reflection, and cameras with target on visible and near infrared wavelengths.

L'elevato valore dei prodotti realizzati e gli elevati tempi di lavorazione rendono necessario un efficace controllo sul processo. In accordo con questa esigenza lo studio di strategie atte all'individuazione e correzione dei difetti risulta essere di interesse primario nello sviluppo di questa tecnologia. Nell'ambito di questa tesi sono state applicate ed analizzate strategie correttive per mezzo di rifusione e pre-riscaldo della polvere nel processo SLM. L'efficacia di queste strategie è stata valutata attraverso la caratterizzazione dei valori di densità, rugosità superfciale, errore geometrico e micro-durezza dei campioni prodotti. Inoltre, si è sviluppata la modellazione ottica e realizzazione di un sistema di monitoraggio coassiale dotato di sensori multipli atto all'individuazione dei difetti. L'architettura del sistema prevede l'installazione di un fotodiodo per raccogliere la ri essione laser, una camera sulle lunghezze d'onda del visibile ed una camera nel vicino infrarosso.