Publikationen – XARION Laser Acoustics

13th CIRP Conference on Photonic Technologies 08/2024

Acoustic process monitoring during the structuring of diffusion media for fuel cells with Ultrashort Laser Pulses

Autoren:

Christian Geigera, Pawel Garkushaa, Christian Bernauera, Simon Mehrla, Pascal A. Schirmerb, Michael F. Zaeha

Inhalte:

Um die Leistungseigenschaften von Diffusionsmedien in Brennstoffzellen positiv zu beeinflussen, können diese durch Laserstrukturierung optimiert werden.
Die Verwendung von optischen Mikrophonen soll die Überwachung während der Laserstrukturierung gewährleisten.
Diese Publikation konnte zeigen, dass mit Hilfe der akustischen Daten die Fokusposition des Lasers sowie Materialübergänge im Diffusionsmedium während der Strukturierung überwacht werden können.

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Wood Materal Science & Engineering 10/2024

Predicting wood moisture classes by sound frequency spectra and Explainable Machine Learning during milling

Autoren:

Mehieddine Derbas, Timothy Mark Young, Stephan Frömel-Frybort, Hans- Christian Möhring & Martin Riegler

Inhalte:

Der Feuchtigkeitsgehalt in Holz hat starken Einfluss auf die optimalen Prozessparameter beim Fräsen.
Mit dem neuartigen optischen Mikrophon wurden verschiedene Feuchtigkeitsklassen (dried, conditioned, wet und frozen) unterschieden.
Mit Hilfe von Machine-Learning Modellen konnte durch das akustische Signal die Feuchtigkeitsklasse sowie die Geschwindigkeit beim Fräsen bestimmt werden. Das beste Modell erreichte eine Genauigkeit von rund 97.2%.

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Journal of Laser Applications 03/2025

Layer detection in ultrashort pulsed multilayer laser ablation by analyzing ultrasonic process emission

Autoren:

Christian Lutz, Cemal Esen, Ralf Hellmann

Inhalte:

Laserablation wird zur Bearbeitung von elektronischen Anwendungen (z.B. PCB) verwendet.
In dieser Arbeit werden Materialübergänge während der Laserablation durch ihr akustisches Signal mit dem optischen Mikrophon detektiert.
Der Materialübergang von Kupfer auf Polyimid stand dabei im Fokus. Durch die höhere Abtragungsrate von Polyimid im Vergleich zu Kupfer, konnte beim Übergang ein starker Anstieg der akustischen Energie erkannt werden.
Zusätzlich zur Detektion von Materialübergängen konnte auch ein Zusammenhang des akustischen Signals mit der Schichtdicke erkannt werden.

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17th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering (CIRP ICME ‘23) 08/2024

In-situ acoustic signals correlation of process parameters in laser powder bed fusion

Autoren:

Levent Subasi, Soner Oren, Gokhan Dursun, Cagdas Sen, Akin Orhangul

Inhalte:

Pulverbettschmelzen (LPBF) ist additives Verfahren zur Herstellung von metallischen Werkstoffen. Dabei spielt Reproduzierbarkeit eine zentrale Rolle.
Das optische Mikrophon wurde zur Überwachung der akustischen Emission während dem LBPF-Prozess verwendet.
Die Analyse zeigte eine starke Korrelation zwischen dem akustischen Signal und den Prozessparametern.
Diese Methodik ermöglicht die Beurteilung von Prozessmängeln und der Gesamtqualität.

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Springer 03/2022

Handbook of Nondestructive Evaluation 4.0

Autoren:

Norbert Meyendorf, Nathan Ida, et.al.

Inhalte:

Das Handbuch gibt einen vergleichenden Überblick zu fortschrittlichen zerstörungsfreien Prüftechnologien für viele verschiedene industrielle Anwendungen
XARION ist darin mit einem Kapitel über sein innovatives System zur automatisierten Schweißpunktprüfung vertreten

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Applied Sciences 10/2024

Akustische Emissions- und Digitale Bildkorrelations-basierte Untersuchung zur Früherkennung von Schäden in Sandwichstrukturen

Autoren:

Aitor García de la Yedra, Igor Erro, et al.

Inhalte:

Die Überwachung der Qualität komplexer Sandwichstrukturen ist aufgrund von Zugangsproblemen mit gängigen Prüfmethoden schwierig
Ein neuer Ansatz zur Lösung dieses Problems ist die akustische Überwachung im Ultraschallbereich mit dem Optischen Mikrofon
Die Ergebnisse der akustischen Überwachung wurden mit den Ergebnissen der digitalen Bildkorrelation verglichen
Es konnte gezeigt werden, dass eine frühzeitige Erkennung struktureller Schäden mit dem Optischen Mikrofon möglich ist

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Additive Manufacturing 01/2024

Healing of keyhole porosity by means of defocused laser beam remelting: Operando observation by X-ray imaging and acoustic emission-based detection (Englisch)

Autoren:

Charlotte de Formanoir, Milad Hamidi Nasab, et al.

Inhalte:

Beim Pulverbettschmelzen (LPBF) kann die unvorhersehbare Bildung von Defekten wie Poren zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften führen
Mit Hilfe des optischen Mikrofons von XARION wurde eine Strategie zur Überwachung der In-situ-Porenheilung durch Laserumschmelzen entwickelt
Akustische Signale, die während des Laserumschmelzens erfasst werden, werden zeitlich synchronisiert und mit Röntgenbildern analysiert, um akustische Signaturen des Porenheilungsvorgangs zu identifizieren
Der in dieser Arbeit vorgestellte Ansatz ermöglicht eine präzise Überwachung der Defektheilung während des LPBF-Prozesses ohne den Einsatz aufwändiger maschineller Lernalgorithmen

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Nature Communications 12/2023

Harmonizing sound and light: X-ray imaging unveils acoustic signatures of stochastic inter-regime instabilities during laser melting (Englisch)

Autoren:

Milad Hamidi Nasab, Giulio Masinelli, et al.

Inhalte:

Laser Powder Bed Fusion (LPBF) Additive Manufacturing ist ein Verfahren zur additiven Fertigung von Metallen, welches in der Lage ist, komplizierte dreidimensionale Metallteile direkt aus CAD-Modellen herzustellen
In der vorliegenden Arbeit wird Synchrotron-Röntgenbildgebung eingesetzt, um Keyhole-Instabilitäten in LPBF zu filmen und diese mit der Schallemission des Prozesses zu korrelieren
Das optische Mikrofon von XARION wurde zur Messung der Luftschallemission aus der Wechselwirkungszone zwischen Laser und Material eingesetzt
Die Übergänge zwischen den Zuständen Wärmleitschweißen, Schweißen mit stabilem Keyhole und Schweißen mit instabilem Keyhole (welches zur Bildung von Porosität und anderen Instabilitäten führt), können anhand der Schallemissionsdaten erfolgreich erkannt werden

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Nature Communications 11/2023

Ultrasonic barrier-through imaging by Fabry-Perot resonance-tailoring panel (Englisch)

Autoren:

Chung Il Park, Seungah Choe, et al.

Inhalte:

Ultraschallbildgebung durch nahezu undurchdringliche Metallbarrieren oder den menschlichen Schädel bleibt eine ungelöste Herausforderung
Die Autoren zeigen, dass mit Hilfe eines Fabry-Perot-Resonanansatzes Ultraschalltransmission durch ansonsten undurchdringliche Barrieren möglich ist
Das optische Hydrophon von XARION (Eta100L Ultra) wurde in den Experimenten zur Erfassung von Ultraschallsignalen eingesetzt
Die neu entwickelte Methode ermöglicht eine nahezu gleichwertige Bildqualität wie ohne Barrieren und hat das Potenzial, die Ultraschallbildgebung zu verbessern

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Nature Photonics 10/2023

Acousto-optic modulation of gigawatt-scale laser pulses in ambient air (Englisch)

Autoren:

Yannick Schrödel, Claas Hartmann, et al.

Inhalte:

XARIONs optisches Mikrofon wurde zur Messung hochintensiver Ultraschallfelder eingesetzt
Schrödel et al. vom DESY Hamburg zeigten Ablenkungen von Laserpulsen im Gigawattbereich in Luft
Die Kontrolle von kohärentem Licht ist in vielen Bereichen von entscheidender Bedeutung, aber die moderne Photonik stößt durch Faktoren wie Wellenlänge und hohe optische Leistungen an ihre Grenzen
Die Verwendung von Ultraschall-angepassten gasförmigen Medien zur effizienten Ablenkung von Laserpulsen bietet neue Möglichkeiten für elastische optische Elemente
Zur Messung und Charakterisierung der zur Ablenkung verwendeten Ultraschallfelder wurde das Optische Mikrofon von XARION eingesetzt

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