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Investigadores/as Institucionales

Wilkinson, TobyAutor (correspondencia)Barba, DanielAutor o Coautor

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29 de abril de 2025
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Artículo
Hybrid Gold

A spatial statistics framework for detection of build defects in laser powder bed fusion using on-axis photodiode sensors

Publicado en: Progress in Additive Manufacturing. 10 (10): 8065-8085 - 2025-10-01 10(10), DOI: 10.1007/s40964-025-01095-4

Autores:

Wilkinson, Toby; Rendell, Paul; Barba, Daniel; Churchman, Callum
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Afiliaciones

Alloyed Ltd, Oxford, England - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Madrid, Spain - Autor o Coautor

Resumen

In-process monitoring techniques provide critical insights into components manufactured using laser powder bed fusion. However, one of the most significant challenges is handling the immense volume of data generated during a print, particularly for large components and high-volume production runs. While current state-of-the-art methods in academia are focused on the scan track level or for small parts, industrial applications require scalability. This work presents a new approach to analysing on-axis photodiode data by transforming it into a voxelised spatial structure. It uses statistical reduction functions to consolidate multiple sensor readings into a representative value, exposing characteristic thermal and melt pool stability behaviour. This reduces complexity while preserving key patterns. We demonstrate the framework's effectiveness with two case studies: first, we validate the approach using a benchmark dataset from an overheating test part. Second, we investigate the correlation between photodiode data and spatter-induced porosity showing how the statistical features of the dataset can be used to highlight the location of defects. We found that using the mean of the photodiode response had a moderate negative correlation with porosity, up to -\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$-$$\end{document}0.6, and the standard deviation had a moderate positive correlation, up to 0.45. Finally, we show how this correlation is improved by combining multiple statistical features into a single indicator, improving the correlation strength to up to 0.68.
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Palabras clave

Defect detectionIn-process monitoringLaser powder bed fusionSpatteSpatter

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Progress in Additive Manufacturing debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición 17/71, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Manufacturing.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-25:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 12 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/88760/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 132
  • Descargas: 63
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: United Kingdom.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (WILKINSON, TOBY BUTLER) .

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido WILKINSON, TOBY BUTLER.

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Reconocimientos ligados al ítem

Open Access funding provided thanks to the CRUE-CSIC agreement with Springer Nature. This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No 956401.
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