Automatisierte additive Gesamtprozessketten als Baustein in der Qualitätssicherung

Mehr Überwachung – weniger Fehler

Anlage.jpg
Die im Projekt entwickelte Anlagen- sowie Prozesstechnik erlaubt die Herstellung mikro-mechatronischer Systeme auf Basis additiver Fertigungsverfahren Bild: Fraunhofer IPA
Anzeige
Wenn komplementäre Prozesse direkt mit der additiven Fertigung verknüpft werden, können Synergien entstehen. Die unter Federführung des Fraunhofer IPA und gemeinsam mit internationalen Partnern entwickelte Anlage Nextfactory ist ein Beispiel für eine solche hybride Prozesskette mit Inline-Qualitätssicherung.

Die additive Fertigung gelangte in den letzten Jahren unter dem Schlagwort 3D-Druck zu großer Bekanntheit. Aus einer Technologie zur Herstellung von Modellen und Prototypen hat sich eine Fertigungstechnologie entwickelt. Dementsprechend stark verändern sich aktuell die Anforderungen an die additive Technologie, wodurch die Sicherstellung hoher Qualitätsstandards über die komplette Prozesskette notwendig wird.

Solche Prozessketten umfassen zusätzlich zum additiven Kernprozess alle notwendigen vor- und nachgelagerten Prozesse. Darüber hinaus können große Synergiepotenziale geschaffen werden, wenn komplementäre Prozesse direkt mit dem additiven Prozess verknüpft und somit so genannte hybride Prozessketten aufgebaut werden. Hierbei erlaubt eine entsprechende Automatisierung die Minimierung von Fehlerquellen und bietet die Möglichkeit zur Integration von Methoden zur Prozessüberwachung entlang der gesamten Prozesskette und direkt im schichtweisen Aufbauprozess.

Innerhalb des Projekts Nextfactory (gefördert durch die Europäische Kommission, Grant Agreement Nr. 608985) wurde durch ein internationales Projektteam unter Leitung des Fraunhofer IPA eine solche hybride Prozesskette realisiert. Die entwickelte Anlagen- sowie Prozesstechnik erlaubt die Herstellung mikro-mechatronischer Systeme auf Basis additiver Fertigungsverfahren. Hierbei sind ein Modul zur additiven Fertigung auf Basis der Inkjet-Technologie, ein Modul zur Mikromontage, ein Modul zur Materialaushärtung sowie ein Inspektionsmodul in einer hybriden Prozesskette aufgebaut worden. Der Ansatz erlaubt somit die Fertigung individueller mechatronischer Systeme wie beispielsweise Mikrosensoren oder Solar- beziehungsweise Radiomodulen.

Aufbauprozess wird simuliert

Um den eingesetzten 3D-Inkjet-Prozess optimieren zu können, wurden an der University of Greenwich Simulationsmodelle entwickelt, mit denen sich der Aufbauprozess vorab simulieren lässt. Diese Modelle ermöglichen somit eine Aussage zur resultierenden Bauteilqualität und dadurch eine gezielte Einstellung von Prozessparametern.

Innerhalb eines Fertigungsauftrags sieht das Konzept einen rezeptartig aufgebauten Prozessablauf vor, der die notwendigen Abläufe innerhalb einer Schicht abarbeitet, Basismaterial und leitfähige Strukturen additiv aufbaut, notwendige Kavitäten vorsieht und diskrete elektrische oder elektronische Bauteile integriert. Hierbei kann das Inspektionsmodul innerhalb des Fertigungsauftrages beispielsweise genutzt werden, um den Schichtaufbau zu kontrollieren, die im Druckablauf entstandenen Kavitäten zu vermessen oder die Lage montierter Elemente zu erkennen.

Diese Messergebnisse können im Folgeschritt automatisiert interpretiert werden, sodass Abweichungen durch Manipulation von Prozessparametern korrigiert werden können. Somit ist es möglich, den laufenden Auftrag während des Fertigungsprozesses live zu manipulieren.

Ansätze wie diese zeigen, dass automatisierte Prozessketten in Kombination mit Methoden zur Qualitätssicherung neue Fertigungsansätze ermöglichen und neue Anwendungsfelder mit additiven Fertigungsverfahren erschlossen werden können. Einen zentralen Aspekt zur Ermöglichung solcher Ansätze stellen hierbei Simulationstools sowie Inline-Messtechnik dar. ■


Der Referent

Patrick Springer

Gruppenleiter

Abteilung Additive Fertigung

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)

www.ipa.fraunhofer.de



Hier finden Sie mehr über:
Anzeige

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Videos Control 2019

Die besten Videos von der Messe

Quality Engineering

Titelbild QUALITY ENGINEERING pq3
Ausgabe
pq3.2019
LESEN
ABO

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Whitepaper zum Thema QS

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de