Es herrscht weitgehende Übereinstimmung darüber, dass durch 3D-Druck erzeugte Teile nur dann mit Produkten anderer Technologien konkurrieren können, wenn sie hinsichtlich Preis, Materialeigenschaften und Beschaffenheit konkurrenzfähig sind. Dabei wird häufig übersehen, dass die Teile natürlich auch den gleichen Maßhaltigkeitsstandards entsprechen müssen, die als Standard von den Herstellern angesehen werden, die mithilfe herkömmlicher Herstellungsmethoden produzieren.
Für die Qualitätssicherung stellt der 3-Druck jedoch eine Herausforderung dar – unter anderem aufgrund der Komplexität der gefertigten Bauteile. Anbieter von Messgeräten werden daher zunehmend nach Lösungen für neuartige Teile und Baueinheiten gefragt, die den gleichen Maßhaltigkeitsstandards entsprechen müssen, die als Industriestandard gelten.
Auch Teile, die durch Fertigungsmethoden wie etwa Feinguss, Metall- und Kunststoffspritzguss oder auch elektrische und chemische Erosion erzeugt werden, können derart komplex sein, dass sie die Grenzen der konventionellen Messung sprengen.
Beim Bewältigen von schwierigen und komplexen Messaufgaben, kann auf ein breites Spektrum an Messlösungen zurückgegriffen werden. In einigen Fällen kann eine einzelne Technologie sämtliche Anforderungen der Messaufgabe erfüllen.
Ein optisches High-Speed-Scanning-System kann zum Beispiel die Anforderungen komplexer Teile aus der Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrt hinsichtlich Geschwindigkeit und Genauigkeit erfüllen und ist imstande, hochglänzende, reflektierende Oberflächen kontaktlos zu messen.
Vorbild Medizintechnik
Optische Koordinatenmessgeräte versagen aber, wenn das Teil oder die Baueinheit intern liegende Merkmale aufweist, die von außen nicht erkennbar sind. Konventionelle Koordinatenmessgeräte kommen für solche Teile nur dann infrage, wenn bei deren Entwicklung bereits Wert auf eine vereinfachte Prüfbarkeit gelegt wurde. In allen anderen Fällen ist die industrielle Computertomographie (CT) die einzig verfügbare Option.
Die meisten Leute kennen den Begriff Computertomographie nur aus dem medizinischen Anwendungsbereich. In der Tat glichen die ersten industriellen CT-Anwendungen denen, die wir aus der Medizin kennen. Das CT fungierte als 3D-Röntgensystem, um versteckte Risse und Porosität im Inneren von Teilen aufzudecken.
Die Möglichkeit, mit Hilfe des CTs messbare 3D-Bilder zu erzeugen und diese mit einem CAD-Modell vergleichen zu können, macht die Computertomographie zur idealen Technologie, um Teile mit versteckten Merkmalen zu prüfen, die von herkömmlichen Messinstrumenten nicht erfasst werden können. Das Messen mit einem Computertomographen der Marke Exact von Wenzel (EMO: Halle 6, Stand A64) zum Beispiel erfordert das Erstellen eines virtuellen Teiles entweder als STL-Datei oder als 3D-Volume-Data-Bild, das ausreichend genau ist, um von der Messsoftware gemessen zu werden.
Es gibt verschiedene Ansätze für den Ablauf der Messung. Wenn ein CAD-Modell des nominalen Teils vorhanden ist, wird anstelle der Software, die für das physische Teil optimal wäre, die Software genutzt, die man auf einem Koordinatenmessgerät zum Messen des virtuellen Teils verwenden würde. Dies ist ein ähnlicher Prozess, der aber bedeutend schneller ist.
Bei einem anderen Ansatz wird auf Basis eines Vergleichs von Scan- und CAD-Daten eine Fehlfarbentabelle für das Teil erstellt, die zwar informativ ist, sich aber für das Generieren von SPC-Daten bei Weitem nicht so gut eignet wie der virtuelle KMG-Ansatz.
Geräte müssen stabil und präzise sein
Computertomographen müssen die gleichen Eigenschaften hinsichtlich Stabilität und Präzision aufweisen, wie stabile, auf Granitbasis konstruierte Messmaschinen. Daher werden sie in der Regel von etablierten Messtechnikherstellern angeboten. Ein Computertomographen kostet ungefähr das Gleiche, wie ein High-End-Metalldrucker, der ähnlich große Teile druckt.
Während die meisten Unternehmen, die Produktionsteile in Bearbeitungszentren herstellen, mittlerweile wissen, dass sie in Qualitätssysteme und Prüfgeräte investieren müssen, sehen unter den Anhängern des 3D-Drucks derzeit nur wenige ein solches Investment als zwingend notwendig an. Dies wird sich schlagartig ändern, sobald ihre potenziellen Kunden aus der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und der Automobilindustrie ihnen zu verstehen geben werden: Was man nicht messen kann, kann man nicht verkaufen. ■
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