Mobile-Menu

Qualitätssicherung im 3D-Druck

Auf der Suche nach Qualität

Seite: 2/2

Anbieter zum Thema

Urma AG Werkzeugfabrik
CMS Automatisme
FACTUREE - Der Online-Fertiger

EOS, Renishaw und SLM Solutions beispielsweise bieten Systeme zur Pulveraufbereitung an, teil- bis vollautomatisiert. „Die Systeme machen alle Sinn, aber die Frage bleibt, ob sie die Qualität des Pulvers konstant halten können“, gibt Gregor Reischle zu Bedenken. Reischle ist Programmmanager für Additive Manufacturing beim TÜV Süd und unterstützt das DIN-Institut beim Ausarbeiten der Norm ISO/TC 261 Additive Manufacturing, die sich unter anderem mit dem Qualitätsaspekt beschäftigen wird. Wegen dieser Unsicherheit bei Pulvermischungen forderte Stephan Kegelmann, Geschäftsführer von Kegelmann Technik, auf der Veranstaltung „Forum 3D-Druck und Recht“ auch einen Qualitätsindex für Mischungen.

Additive Fertigung heißt Reproduzierbarkeit

Derzeit stehen vor allem Auftragsfertiger vor dem Problem, dass baugleiche Anlagen unterschiedliche Qualität erzeugen. Auf einer solchen Grundlage gleichbleibend gute Bauteile zu fertigen, ist schon eine Herausforderung. Bedenkt man, dass die Additive Fertigung Teil von vollautomatisierten, komplett digitalisierten Fabriken sein soll, ist es undenkbar. Hier muss also der ein oder andere Maschinenbauer noch an seiner Hardware arbeiten, bestätigt auch Reischle. „Seit den ersten Pulverbettdruckern gab es keine technischen Quantensprünge.“ Gedruckt wird immer noch mit einem Laser, geschweißt wird immer noch auf einer Bauplattform. Der Bediener öffnet die Maschine von vorn und greift mit seinen Händen in den Bauraum. „Da ist noch wenig automatisiert.“ Die ersten Entwicklungsversuche sind beim niederländischen Unternehmen Additive Industries zu sehen. Hier wurde ein Roboterarm an der Rückseite der Maschine platziert, der den Bauraum be- und entlädt. Aber selbst das sei noch nicht ausgereift, merkt Reisch­le an. „Bei den Pulverbettverfahren ist der Stand der Anlagen noch auf Prototyping-Niveau.“

Auch das Thema Kalibrierung des Fertigungsprozesses im Zusammenspiel von System, Material und Energieeintrag gehört zur Qualitätssicherung. Das bedeutet wiederum, dass bei jedem Wechsel von Material oder Druckauftrag die Maschine von einem Fachmann neu eingestellt werden muss. Ebenfalls Teil einer Qualitätssicherung für die Additive Fertigung ist der Workflow des gesamten additiven Prozesses, der bereits beim Design beginnt. Dieses muss nicht nur auf den Anwendungsfall des Bauteils abgestimmt sein, sondern auch auf das Verfahren, das Material und die Maschine. Die Orientierung der Teile auf Maschinentyp und Lage im Bauraum muss abgestimmt sein und bei der Nachbearbeitung kennt der Mitarbeiter beispielsweise den Druck, mit dem er das Bauteil bestrahlt. Apropos Mitarbeiter: Für sämtliche Beteiligten ändern sich die Aufgaben in einer additiven Prozesskette. Neben den Konstrukteuren müssen auch QM-Manager, Prozessingenieure und Bediener dazulernen. Bediener beispielsweise müssen bei einem Werkstoffwechsel das Werkzeug und durchaus auch die Kleidung wechseln, erklärt Reischle.

Prüfprozesse im Bauraum sind bereits erhältlich

Die Umsetzung der Qualitätssicherung scheint noch weit weg. Doch viele Unternehmen arbeiten bereits daran, unter anderem an Systemen für Prüfvorgänge während des Bauprozesses. Dazu hat das Fraunhofer IPA kürzlich erst eine Lösung vorgestellt. IQ4AP basiert auf einer Blackbox, die eine Kamera, Beleuchtung und Belüftung enthält. Das Kamerasystem scannt die frisch aufgetragenen Pulverschichten und die gesinterten Schichten direkt im Prozess. Anschließend werden die Bilder mit mehreren Algorithmen geprüft. Laut Dr. Simina Fulga-Beising vom IPA erkennt das System sofort grobe und feine Defekte. Sogar die Merkmale der gesinterten Schicht, wie Längen oder Lochdurchmesser, könnten inline gemessen werden. Der Maschinenbetreuer wird bei einer Abweichung der Vorgaben automatisch benachrichtigt. Auch Toleranzen, zum Beispiel der maximale Abstand von Löchern, lassen sich festlegen. Das System stehe zum Testen und Weiterentwickeln bereit.

Auch EOS hat in seinen Maschinen einen Prüfprozess implementiert, der jede Schicht mit den Originaldaten vergleicht, auf Fehler prüft und notfalls den Prozess abstoppt. Auf dem Touchscreen der Maschinen können Bediener durch die verschiedenen Druckschichten des Bauteils scrollen und gegebenenfalls händisch in den Prozess eingreifen. Renishaw legt nach: Zur Formnext stellt das Unternehmen analytische Funktionen seines Softwarepakets Infini-AM vor. Das System verfügt über eine in der Baukammer installierte Kamera mit synchroner Erfassung der Sensorleistung, Galvanometerposition und Spektralerfassung von Schmelzbademissionen. So kann Infini-AM Rückmeldungen zu den während des Bauprozesses erhaltenen Sensordaten des Systems liefern. Aber auch die Software stößt an ihre Grenzen. So berichtete Volker Schillen, Brand Manager Custom Solutions bei Materialise, im März 2017, dass die Wechselwirkungen unterschiedlicher Prozesse in der Additiven Fertigung noch nicht verstanden würden.

(ID:44947685)

Weiterführende Inhalte