Messe Formnext

Schaufenster für dieQualitätskontrolle im 3D-Druck

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Die Messe Formnext zeigt die wichtige Rolle, welche Systeme für die Qualitätssicherung mittlerweile auch in der additiven Fertigung spielen. Die Anbieter präsentieren das ganze Spektrum an Technologien – von Computertomographen über 3D-Scanner bis zu Lösungen für die Prozessüberwachung.

Die additive Fertigung beschränkt sich nicht mehr nur auf das Rapid Prototyping. Sie erobert zunehmend auch den Werkzeugbau und die Serienproduktion. Somit steigen die Anforderungen an die produzierten Teile, die Sicherung der Qualität gewinnt an Bedeutung.

Die Entwicklung zeigt sich auch auf der 3D-Druck-Messe Formnext. Zu den Ausstellern gehören mittlerweile auch viele Anbieter von Lösungen für die Qualitätskontrolle.

Eine wichtige Rolle in der additiven Fertigung spielt die Computertomographie (CT). Mit ihr lassen sich Bauteile zerstörungsfrei prüfen. Und gerade beim 3D-Druck kann sie ihre besonderen Stärken ausspielen. „Durch die Möglichkeit, die innere Struktur von Materialien in hochaufgelösten Bildern darzustellen, lassen sich strukturelle Fehlstellen leicht erkennen“, erklärt Professor Heiko Wenzel-Schinzer Geschäftsführer und Chief Digital Officer bei Wenzel. „Dies ist vor allem in der aktuellen Einführung von Additive Manufacturing in die industrielle Nutzung ein großer Vorteil, schafft diese Prüfung doch Vertrauen bei Produzent und Kunde für diese Technologie.“

Eine weiteres Anwendungsgebiet der CT sieht er in der Montageprüfung. Denn die Funktion eines Bauteils zerstörungsfrei im bereits zusammengebauten Zustand zu verifizieren, sei eine Herausforderung. „Auch hier erlaubt die materialauflösende Abbildung der CT die Beurteilung der Funktion, ohne das Bauteile zu zerlegen“, so Wenzel-Schinzer.

Sein Unternehmen stellt verschiedene Geräte bereit, die sich in der additiven Fertigung einsetzen lassen. Dazu zählt etwa das Exact S. Das kompakte Desktop-Gerät ist laut Wenzel eine ideale Lösung für die Volumenmesstechnik an kleinen Bauteilen. Es bietet ein Messvolumen von bis zu 45 mm in der Höhe und 85 mm im Durchmesser. Die Leistung beträgt 130 KV, das Gewicht liegt bei circa 450 kg an. Das Exact S eigne sich insbesondere für die zerstörungsfreie Prüfung von Kunststoffen, Verbundwerkstoffen und Multi-Materialien, so der Hersteller

Für größere Teile – auch aus Metall – bietet Wenzel das CT-U mit 300 KV an. Das CT-U muss jedoch aufgrund der höheren Leistung deutlich besser abgeschirmt werden und bringt daher bereits acht bis neun Tonnen auf die Waage.

3D-Farbscans mit Punktgenauigkeit von bis 10 μm

Neben CT-Geräten sind auch 3D-Scanner von großer Bedeutung, wenn es um die Qualitätskontrolle in der additiven Fertigung geht. Auf der Formnext waren Anbieter dieser Technologien stark vertreten.

So zeigte zum Beispiel Artec 3D seine gesamte Palette an 3D-Scanning-Lösungen. Dazu gehört der Desktop-Scanner Micro, den Artec erst in diesem Jahr auf den Markt gebracht hat. Mit ihm lassen sich Geometrie- und Toleranzprüfungen an kleinen Maschinenteilen durchführen.

Der vollautomatische Scanner ist mit einer Doppelkamera ausgestattet. Dank seiner blauen LED-Leuchten, die auf das Zwei-Achsen-Rotationssystem abgestimmt sind, erstellt er digitale Kopien mit einer minimalen Einzelbildanzahl. Er erzeugt hochauflösende 3D-Farbscans mit einer Punktgenauigkeit von bis 10 μm. Dies entspricht einem Zehntel der Größe eines Salzkorns. Somit sieht er Details, die vier mal kleiner sind als das, was das menschliche Auge normalerweise wahrnimmt. „Mit dem jüngsten Spross der Artec-Produktfamilie erschließt sich Artec den Markt für Messtechnik und besetzt eine wichtige Nische: die Erstellung hochpräziser digitaler Reproduktionen von Klein- und Kleinstteilen“, sagt Artyom Yukhin, President und CEO von Artec 3D.

Kamera überwacht Pulverauftrag

Doch nicht nur die Prüfung der produzierten Teile ist wichtig. Auch die Prozessüberwachung im 3D-Druck spielt eine wichtige Rolle, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten. Dafür hat zum Beispiel Plasmo Lösungen entwickelt.

Der österreichische Technologieanbieter hat Systeme im Angebot, die auf die unterschiedlichen 3D-Druck-Verfahren abgestimmt sind. So lassen sich beim Direct-Energy-Deposition-Verfahren die Prozessunregelmäßigkeiten mithilfe von sensor- und kamerabasierten Technologien erkennen. Zusätzlich erfassen die Plasmo-Systeme Bearbeitungspositionen sowie die Anlagen- und Prozessparameter.

Für das PBF-Verfahren (Powder Bed Fusion) hat Plasmo gemeinsam mit 3D-Druck-Spezialist EOS mehrere Qualitätsüberwachungssysteme entwickelt. Diese bieten laut Anbieter tiefe Einblicke in die jeweiligen Bauteile in Echtzeit. Auf diese Weise können Fehler in Bauteilen erkannt und der Bauprozess gestoppt werden. Eostate Powderbed beispielsweise überwacht den Pulverauftrag in jeder Schicht mittels Kamera und den korrekten Belichtungsvorgang nach dessen Beendigung.

EOS arbeitet noch mit weiteren Partnern zusammen, um die Qualität der Produkte sicherzustellen, die mit den hauseigenen Systemen hergestellt werden. So kooperiert der Anbieter mit IT-Anbieter PTC und Link3D – einem Anbieter von MES-Software. Das Ergebnis der Zusammenarbeit wurde auf der Formnext präsentiert.

Dabei können Anwender von EOS-3D-Druckern die Augmented-Reality-Technik (AR) von PTC nutzen. Mitarbeiter erhalten verfahrensspezifische Anleitungen in einem 3D-Overlay mit physischen EOS-Maschinen über mobile Endgeräte wie Ipads oder am Kopf getragene AR-Geräte.

Die Arbeitsschritte werden automatisch validiert und die Datenausgabe in Echtzeit digital in Link3D aufgezeichnet. Dokumentation, Qualitätsberichte wie etwa Konformitätsbescheinigungen und Qualitätsanalysen lassen sich auf diese Weise automatisch generieren. Durch das Vereinheitlichen von Produktionsabläufen können Unternehmen großflächig die Qualität der Teile verbessern und gleichzeitig vollständig auf Dokumente in Papierform verzichten. ■


Der Autor

Markus Strehlitz

Redaktion

Quality Engineering


Einen Einblick in die Lösung von EOS, PTC und Link3D gibt dieses Video.

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