Qualitätsprüfung von additiv gefertigten technischen Bauteilen

Der neue Standard für industriellen 3D-Druck

Kaum ein gängiges Herstellverfahren ist heute ohne Prozessüberwachung mehr vorstellbar. Diese garantiert reproduzierbare Bedingungen und eine dadurch gleichbleibend hohe Qualität. Auch der industrielle 3D-Druck bei HÄNSSLER wird nun stetig überwacht.

Bei der Prüfung von Bauteilen im Bereich der Additiven Fertigung wurden bis dato meist nur Oberflächen und Maße beurteilt. Doch kommt es bei der technischen Fertigung auf die inneren Werte des Bauteils an. Das schönste additive Fertigungsteil ist für die Industrie nutzlos, wenn es im späteren Einsatz die geforderten Eigenschaften nicht erfüllt. Dazu gehören zum Beispiel Festigkeit und Temperaturbeständigkeit. Die Prozessüberwachung spielt hierbei eine Schlüsselrolle.

Eine Software für additive Fertigungsverfahren

Im 3D-Druck gibt es zahlreiche Faktoren, die Einfluss auf das fertige Bauteil haben. Das Überwachen und die Auswertung dieser Parameter ist daher ein wichtiger Schritt für eine zuverlässige Produktion additiver Fertigungsteile für die Industrie.

Um dieser Anforderung gerecht zu werden, zeichnen wir mit einer speziellen Software während des gesamten Druckvorgangs die unterschiedlichen Temperaturwerte, wie Düsen-, Bauraum- oder Druckbetttemperatur, kontinuierlich auf. Zusätzlich erfolgt während der Fertigung die Erfassung anderer wichtiger Messgrößen wie beispielsweise der Luftfeuchtigkeit in der Materialkammer.

Aus diesen gesammelten Werten kann im Nachgang – Schicht für Schicht – der additive Fertigungsvorgang analysiert und ausgewertet werden. Gibt es Daten, die außerhalb der geforderten Toleranzen liegen, erfolgt eine exakte farbliche Markierung in der betroffenen Schicht. Die additive Fertigung qualifiziert sich durch diese Form der Qualitätskontrolle einmal mehr als Fertigungsverfahren für industriell eingesetzte Bauteile.

Diagramm zur Prozessüberwachung im 3D Druck

Prozessueberwachung (PDF)

Qualitätsprüfung im 3D Druck

Warum ist Qualitätssicherung im 3D Druck notwendig?

In der industriellen Fertigung ist die Qualitätssicherung immer eine wichtige Komponente, um dem Kunden eine stetig hohe Qualität liefern zu können. Dies gilt in der klassischen Fertigung genauso, wie im 3D Druck.

Welche Parameter sollten innerhalb der Qualitätsprüfung überwacht werden?

Welche Parameter bei der Prüfung relevant sind, muss immer individuell mit dem Kunden abgestimmt werden. Nicht jedes Bauteil erfordert eine intensive Betrachtung duzender Parameter. Was genau geprüft werden muss ist abhängig von der Anforderung, die der Kunde für das fertigte Bauteil definiert.

Systeme zur Qualitätssicherung in der additiven Fertigung

Zur Vermessung der Bauteile gibt es verschiedene Methoden, abhängig vom Bauteil und des zu messenden Parameters.

Vergrößern

Mithilfe des Messarm wird ein Bauteil aus dem Großraumdrucker für die Klimatisierung des Maschinenparks vermessen

Klassische Messmethode

Die klassische Messmethode ist die händische Messung. Dies kann z.B. mit einem Messschieber, einer Messuhr oder einem Höhenmessgerät geschehen. Diese Methode kommt vor allem bei kleineren Maßen zum Einsatz und erlaubt die einfache und schnelle Kontrolle, auch während einer laufenden Produktionsserie.

Optisches Messgerät

Bei der Überprüfung von Bohrungen, Radien und Kanten eignet sich ein optisches Messgerät hervorragend. Hierbei legt man das Bauteil auf eine Glasplatte, die von unten angeleuchtet wird. Die so entstandenen Konturen können dann optisch mit Hilfe einer Software vermessen werden. Diese Methode eignet sich jedoch nur für Konturen die direkt innen oder außen am Bauteil liegen. Versteckte Bereiche, die nicht vom Licht erreicht werden, sind hiermit nur schwer zu messen.

Taktile Messung

Eine andere Messmethode ist die taktile Messung mit Hilfe eines Messtasters. Mit einer Koordinatenmessmaschine werden die gewünschten Parameter angetastet und so vermessen. Hiermit ist auch die Messung von Formen an den verschiedensten Abschnitten des Bauteils möglich. Durch die Definierung eines festen Nullpunktes, ist auch die Lage der verschiedenen Geometrieelemente zueinander möglich.

Messarm

Handelt es sich um ein Bauteil aus einem unserer Großraumdrucker, der nicht mehr auf die Koordinatenmessmaschine passt, dann kommt unser Messarm zum Einsatz. Auch er misst taktil, mit seinem beweglichen Messarm kann er auch Bauteile über einem Meter vermessen. Mit seiner Hilfe ist auch die Vermessung großer komplexer Freiformflächen möglich.

Software für Hochtemperaturdrucker

Um eventuelle Fehlstellen direkt im Druckprozess zu erkennen, kommt bei unserem Hochtemperaturdrucker eine Software zum Einsatz, die während des Druckprozessen die Parameter des Druckers überwacht. So können z.B. durch Temperaturschwankungen an der Düse direkt Fehlstellen im Bauteil erkannt werden und diese Stellen dann gezielt auf Schwachstelen hin überprüft werden.

Welche Informationen sind zur Fertigung notwendig?

Um das bestmögliche Produkt an unseren Kunden zu liefern, ist es für uns essenziell zu wissen welche Parameter später wichtig sind und überprüft oder angepasst werden müssen. Viele Kunden schicken uns eine STEP oder sogar nur eine STL Datei. Mit einer STL Datei haben wir keine Möglichkeit auf eventuelle Toleranzen zu reagieren und die Parameter für den Druck anzupassen. Daher benötigen wir zur Fertigung im optimalen Fall STEP Dateien.

Doch auch diese liefern uns noch nicht die notwendigen Informationen, wie z.B. Toleranzen, Form und Lage oder Oberflächenbeschaffenheiten. Hierfür benötigen wir zusätzlich noch eine technische Zeichnung. Auf dieser sind dann alle notwendigen Parameter vermerkt.

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