Die zehn wichtigsten Qualitätssicherungsmaßnahmen

Klassische QS-Methoden greifen

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Klassische Qualitäts-sicherungsmethoden können helfen, heute schon qualitativ hochwertige AM-Bauteile zu produzieren Bild: Shutterstock
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Unternehmen, die heute in das Additive Manufacturing (AM) einsteigen, erkennen oft nach einem anfänglichen Innovationshöhenflug, dass es noch viele offene Fragen gibt. Es folgt die Erkenntnis, dass für eine vollständig validierte Fertigungskette für die additive Fertigung ein Zeithorizont von zwei bis fünf Jahren erforderlich ist.


Diese Erfahrungen verunsichern diejenigen Marktteilnehmer, die bislang noch in einer abwartenden Position verharren. Als Grund hierfür ist vor allem zu sehen, dass die zahlreichen qualitätsentscheidenden Einflussfaktoren für Bauteile bislang nur ansatzweise erforscht und nur in geringem Maße standardisiert sind. Das liegt jedoch auch daran, dass die AM-Technologien ein nahezu unerschöpfliches Innovationspotenzial mit sich bringen und traditionell genutzte Fertigungstechnologien nur sehr begrenzt als Referenz dienen können.

Unternehmen, die AM-Technologien einführen wollen, seien daher folgende Tipps aus der klassischen Qualitätssicherung gegeben:

1. Auswahl des richtigen Zeitpunkts und Art des Einstiegs: Einsteigen sollten nur Unternehmen, die heute bereits an ihrer AM-Fertigungskompetenz der Zukunft arbeiten möchten. Ohne einen starken Innovationsgeist ist diese frühe Phase der technologischen Reife kaum zu bewerkstelligen. Nur wenn sie auch zukünftige Potenziale der Technologie mit in Ihre Evaluation einbeziehen, erkennen sie die tatsächlichen Chancen einer Investition in die additive Fertigung. Je komplexer und individueller Ihre Bauteile dabei sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit einer wirtschaftlichen Anwendbarkeit. Gut zu wissen: Additiv fertigen kann man vieles, aber vieles macht auch wegen den hohen Kosten keinen Sinn. Lassen Sie sich das Technologiepotenzial in Form von innovativen Produktdesigns nicht entgehen.“

2. Auswahl des passenden Personals und Aufbau von Teams: Der allgemeine Mangel an Fachpersonal, wird sich durch vermehrte Ausbildungstätigkeit innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre deutlich entspannen. Heute müssen wir uns damit beschäftigen, die Unterrichtsinhalte zu definieren, die morgen gelehrt werden. Dabei spielt die Qualitätssicherung eine entscheidende Rolle. Die Technologieexperten brauchen klare Verantwortlichkeiten und Standards innerhalb der immer komplexer werdenden Fertigungslandschaft. Dabei gilt: Die wertvollsten Mitarbeiter können in komplexen aufeinander bauenden Prozesslösungen denken und sind in der Lage, neue Wege zu gehen.

3. Sinnvolle Qualitätssicherungsmethoden: Systematische Qualitätssicherung ist heute der einzige nachhaltige Weg zu einer erfolgreichen Produktion. Die bestehenden technischen Lösungen, wie zum Beispiel die Prozessüberwachungslösungen der Anlagenhersteller, sind häufig noch in Ihren anfänglichen Entwicklungsphasen. Daher der Rat: Bringen Sie das Fachwissen aus den Köpfen auf die klassische Arbeitsbeschreibung und verknüpfen Sie es mit der Prozesslaufkarte.

4. Ein gelebtes QM-System: Unternehmen sollten stets mit einem Fokus auf Reproduzier- und Rückverfolgbarkeit innerhalb der Fertigungskette arbeiten und dabei regelmäßig Ursache-Wirkungsanalysen durchführen, um Gegenmaßnahmen und Verbesserungspotenzial einzuleiten. Dabei empfiehlt es sich, die involvierten Teammitglieder die komplexe Fertigungslandschaft mitgestalten und erschaffen Sie dadurch ein gelebtes QM. Denn nur wer das QM-System lebt, und alle involvierten Mitarbeiter teilhaben lässt, schafft den Spagat zwischen Innovation, Komplexität der QS und hoher Bauteilqualität.

5. Erfüllung der Anforderungen der regulierten Industrien: Empfohlen wird, die klassischen Validierungsprogramme in Form von Installations-Qualifizierung (IQ), Operations-Qualifizierung (OQ), Performance-Qualifizierung (PQ) und Maintenance-Qualifizierung (MQ) anzuwenden. Hier gilt es, die bestehenden Standards und Experten mit einzusetzen und die Fertigungslösungen auf einer Risikoanalyse aufzubauen. Oft erweisen sich neue Designs als Hindernis um Bauteile zuzulassen. Hier müssen Referenzen zu ähnlichen Projekten gezogen werden, und schon in der frühen Designphase der Zulassungsaspekt mit einbezogen werden.

6. Implementierung von AM-Standards: Die existierenden Standards und Normen im Additiven Fertigungsbereich, wie zum Beispiel VDI 3405 und ISO/ASTM 52901, bilden nur einen kleinen Teil der nötigen Normen ab. Sie behandeln bislang vorrangig die SLS-/SLM-Technologien und ihre Bedienung. Standards für Maschinen und Materialien sind besonders vielschichtig, da es viele Fehlerquellen gibt. Diese stehen jedoch in starkem Kontrast zu der geringen Anzahl an möglichen Fehlermustern stehen.

7. Die Kalibrierung der AM-Anlagen: Die Anlagen müssen so kalibriert werden, dass sie vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse liefern. Entscheidend dafür sind adäquate Mitarbeiterkompetenzen und klare Verantwortlichkeiten. Die Einführung bestehender Standards ist, insbesondere im Hinblick auf die Skalierbarkeit der Fertigung bei gleichbleibender Qualität, unabdingbar auch wenn anfangs ein hoher Implementierungsaufwand entstehen kann. Unser Tipp: Arbeiten Sie stets an den Kalibrierlösungen, denn ohne eine anwendungsspezifische Kalibriermethode, kann die Reproduzierbarkeit einer Baugruppe kaum gewährleistet werden.

8. Einstellung definierter Materialkreisläufe: Zu empfehlen ist das Verwenden einer Eingangskontrolle, die Qualitätsschwankungen im Material ausschließt. Die Kenngrenzen des Materials im Fertigungskreislauf sollten definiert und akribisch überwacht werden. Ein definierter Materialkreislauf, der das Kontaminationsrisiko eliminiert, ist die Pflichtkür jeder Additiven Fertigung.

9. Skalierbare Additive Fertigungsketten stets im Fokus: Wenn eine Fertigung skalierbar aufgebaut wird, muss eine reproduzierbare Handhabungskette gewährleistet sein. Dieses Ziel verhilft, eine reproduzierbare Qualität einzustellen.

10. Prüfung als Mittel zum Erfolg: Wegen der allgemeinen Verunsicherung, helfen Zertifizierungsprogramme, schnell auf einen referenzierten Stand der Technik zu kommen und diesen zu Überwachen. ■


Der Referent

Gregor Reischle, Program Manager Additive Manufacturing, Smart Technologies, TÜV SÜD Product Service

www.tuev-sued.de


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