General Electric patentiert die Überwachung von Laserschwankungen zur Erkennung von Defekten im metallischen 3D-Druck
Eine Patentanmeldung von General Electric beschreibt ein System, das die schnellen Veränderungen des während des Laserschmelzens emittierten Lichts analysiert, um Anomalien in Echtzeit zu erkennen. Das Verfahren trennt die Hoch- und Niederfrequenzkomponenten des optischen Signals und konzentriert sich auf die schnellen Schwankungen, die Defekte aufdecken könnten, die für herkömmliche Systeme unsichtbar sind.
Die US-Anmeldung US20260295679A1 mit dem Titel “Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing Anomaly Detection” wurde am 1. Oktober 2026 nach der Einreichung vom 26. März 2025 veröffentlicht. Die Erfinder sind Scott Alan Gold und Ziyad Smoqi.
Das Problem der Qualitätskontrolle bei LPBF
Bei Laser-Powder-Bed-Fusion-Prozessen können selbst kurze Schwankungen in der Laser-Material-Wechselwirkung Defekte erzeugen, die mit herkömmlichen Überwachungsmethoden schwer zu erkennen sind.
Ein Laserstrahl schmilzt selektiv Schichten aus Metallpulver, um das Bauteil schrittweise aufzubauen. Das Ergebnis hängt von Laserleistung, Scan-Geschwindigkeit, Pulvereigenschaften und den lokalen Bedingungen der Schmelzzone ab.
Selbst kurze Schwankungen können das Schmelzbad destabilisieren und Defekte verursachen. Deshalb setzen viele industrielle Systeme während der Produktion Kameras, Fotodioden und andere optische Sensoren ein.
- GE schlägt vor, das Lichtsignal in Nieder- und Hochfrequenzkomponenten zu trennen
- Le oscillazioni rapide potrebbero rivelare anomalie invisibili al segnale medio
- Il sistema integra modelli di apprendimento automatico per l’analisi
Il problema non è solo raccogliere dati, ma interpretare segnali che cambiano rapidamente anche senza difetti effettivi. Una variazione della luminosità media può segnalare un’anomalia, ma alcuni fenomeni si manifestano principalmente attraverso oscillazioni rapide difficili da distinguere.
La proposta: separare lento e veloce
Il brevetto GE si concentra sulla decomposizione del segnale in due componenti distinte, isolando le oscillazioni ad alta frequenza che potrebbero contenere informazioni diagnostiche cruciali.
Il sistema elabora i dati raccolti durante l’interazione laser-materiale separandoli in componenti a bassa e alta frequenza. La prima descrive variazioni lente o l’andamento generale dell’intensità luminosa.
La seconda conserva le oscillazioni rapide sovrapposte al segnale principale. Secondo Fabbaloo, che ha analizzato il documento il 13 ottobre, questa attenzione alle componenti ad alta frequenza rappresenta l’elemento distintivo dell’approccio.
La documentazione illustra l’analisi di una traccia acquisita su un intervallo di circa 350 microsecondi. Una volta separato, il segnale ad alta frequenza può essere studiato per riconoscere variazioni che risulterebbero meno evidenti osservando solo il livello medio.
Perché le oscillazioni rapide contano
Il processo LPBF comprende fenomeni molto rapidi che possono influenzare la qualità finale ma sfuggire ai sistemi di monitoraggio basati su valori medi o campionamenti lenti.
Das Prinzip ist relevant, weil das Laserstrahlschmelzen auf dem Pulverbett extrem schnelle Phänomene umfasst. Dazu gehören die Bewegung des Schmelzbads und andere transiente Ereignisse, die in Bruchteilen einer Millisekunde auftreten.
Das im Patent genannte Intervall von 350 Mikrosekunden entspricht 0,35 Millisekunden, einer Zeitskala, auf der Instabilitäten des Schmelzbads auftreten können, die mit langsameren Abtastungen nicht erkennbar sind.
Das vorgeschlagene System integriert Modelle des maschinellen Lernens, um hochfrequente Signale zu verarbeiten und Muster zu identifizieren, die mit Anomalien verbunden sind. Dieser Ansatz könnte die Echtzeit-Qualitätskontrolle verbessern und die Notwendigkeit von Inspektionen nach der Produktion verringern.
Implikationen für die Industrie
Wenn es implementiert wird, könnte das System die Zuverlässigkeit der metallischen additiven Fertigung in kritischen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Energiebranche erhöhen, in denen GE seit Jahrzehnten tätig ist.
General Electric verfügt über langjährige Erfahrung in der metallischen additiven Fertigung von Turbinen- und Motorkomponenten. Ein empfindlicheres Überwachungssystem könnte den Ausschuss reduzieren und das Vertrauen in die Technologie für kritische strukturelle Anwendungen erhöhen.
Die Patentanmeldung gibt nicht an, ob GE das System bereits auf Produktionsmaschinen testet. Die Veröffentlichung des Dokuments deutet jedoch auf ein konkretes Interesse an der Entwicklung ausgefeilterer Qualitätskontrollwerkzeuge für LPBF-Prozesse hin.
Der auf Frequenzanalyse basierende Ansatz könnte auch auf andere Laserstrahlschmelztechnologien angewendet werden, was potenziell die Wirkung der vorgeschlagenen Lösung im Bereich der metallischen additiven Fertigung erweitern könnte.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Fragen & Antworten
Was beschreibt die Patentanmeldung von General Electric?
Die Anmeldung US20260295679A1 mit dem Titel 'Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing Anomaly Detection' beschreibt ein System, das die schnellen Schwankungen des während des Laserschmelzens emittierten Lichts analysiert, um Anomalien in Echtzeit zu erkennen. Das Verfahren trennt die hoch- und niederfrequenten Komponenten des optischen Signals.
Wann wurde die Patentanmeldung veröffentlicht und wer sind die Erfinder?
Die US-Anmeldung US20260295679A1 wurde am 1. Oktober 2026 veröffentlicht, nach der Einreichung am 26. März 2025. Die Erfinder sind Scott Alan Gold und Ziyad Smoqi.
Was ist das Problem der Qualitätskontrolle bei LPBF-Prozessen?
Bei Laser Powder Bed Fusion-Prozessen können selbst kurze Schwankungen in der Laser-Material-Wechselwirkung das Schmelzbad destabilisieren und Defekte erzeugen, die mit herkömmlichen Überwachungsmethoden schwer zu erkennen sind. Einige Phänomene zeigen sich hauptsächlich durch schnelle Schwingungen, die schwer zu unterscheiden sind.
Worin besteht der von GE vorgeschlagene Ansatz?
Das System verarbeitet die während der Laser-Material-Wechselwirkung gesammelten Daten, indem es sie in nieder- und hochfrequente Komponenten trennt. Die niederfrequente Komponente beschreibt den allgemeinen Verlauf der Lichtintensität, während die hochfrequente Komponente die schnellen Schwingungen bewahrt, die entscheidende diagnostische Informationen enthalten könnten.
Auf welchem Analyseintervall basiert die Dokumentation des Patents?
Die Dokumentation beschreibt die Analyse einer über einen Zeitraum von etwa 350 Mikrosekunden erfassten Spur. Nach der Trennung kann das hochfrequente Signal untersucht werden, um Anomalien zu erkennen.
