Additive Fertigung: Druckfehler vermeiden

Die 3D-Druck-Branche steckt, trotz aller Erfolge, noch in den Kinderschuhen. Welche messtechnischen und mikroskopischen Lösungen den Ertrag, das heißt, den Anteil der Gutteile, erhöhen können, stellte Zeiss auf der Control 2018 vor.

26. April 2018

„Wir gehen davon aus, dass immer mehr kritische Komponenten aus dem Drucker kommen werden. Wie effizient, das hängt stark davon ab, wie gut die additive Fertigungsprozesskette verstanden und kontrolliert wird", betont Dr. Claus Hermannstädter, verantwortlich für die Strategie und Geschäftsentwicklung des Zeiss Unternehmensbereichs Industrial Metrology. Für den Aufbau des notwendigen Prozesswissens investieren Firmen laut Dr. Hermannstädter in der Regel noch Jahre. Die Anzahl der Iterationsschleifen lässt sich seiner Erfahrung nach jedoch signifikant über detaillierte Analysen von Materialien und Prozessen reduzieren. Auf der Control präsentiert Zeiss Lösungen, die Firmen ein tieferes Verständnis und eine detaillierte Überwachung der dem 3D-Druck vor- und nachgelagerten Fertigungsprozesse ermöglichen.

Vor dem Druck: Mikroskope für die Materialprüfung

Ein wichtiges Thema für die Qualitätssicherung ist beispielsweise die Charakterisierung des Pulvers, da das Pulverbett-Schmelzverfahren die Verwendung von Pulvern mit sehr strengen Spezifikationen in Bezug auf Größe, Form und Materialeigenschaften erfordert. Auf dem Messestand in Halle 4 zeigt Zeiss, wie komfortabel Anwender mit Licht- und Elektronenmikroskopen die Qualität des eingesetzten Metallpulvers prüfen können. Um diese Untersuchungen zu beschleunigen, entwickelte Zeiss unter anderem korrelative Techniken, die „die Lücke zwischen Licht- und Elektronenmikroskopie schließen und Kunden ein besseres Verständnis der Materialeigenschaften ermöglichen“, betont Dr. Robert Zarnetta, verantwortlich für industrielle Anwendungen beim Zeiss

Unternehmensbereich Microscopy.

Nach dem Druck: Lösungen für die Fehlerdetektion und Prozessoptimierung

Neben Mikroskopen stellt Zeiss auch optische 3D-Scanner, Computertomographen (CT) und hochauflösende Röntgenmikroskope sowie Koordinatenmessgeräte vor, mit denen sich sowohl Druckfehler als auch nachgelagerte Bearbeitungsprobleme detektieren lassen. Die auf der Control in der Themenwelt „Additive Fertigung“ ausgestellten CT eignen sich laut Zarnetta sehr gut, um die innere Struktur der Bauteile zu prüfen und Defekte oder dimensionale Abweichungen zu erkennen. Auch die äußeren und inneren Oberflächen lassen sich mit den passenden optischen und röntgenstrahlbasierten Systemen prüfen.

Der Vergleich der über alle Fertigungsschritte hinweg gesammelten Messdaten erlaubt nach Ansicht von Dr. Hermannstädter Unternehmen schneller zu erkennen, ob nachgelagerte Prozesse wie beispielsweise die Wärmebehandlung oder die Loslösung der Teile von der Bauplatte die endgültige Teildimensionscharakteristik beeinflussen. Diese Informationen helfen, den gesamten Fertigungsprozess zu optimieren.

Über alle Fertigungsschritte hinweg: Zeiss PiWeb verbindet

Neben dem großen Hardware-Portfolio von Zeiss spielt auch die Software für Dr. Hermannstädter und Dr. Zarnetta eine entscheidende Rolle in der additiven Fertigung: Mit der Qualitätsdatenmanagement-Software Zeiss PiWeb lassen sich alle Informationen über die gesamte Prozesskette hinweg miteinander korrelieren und statistisch auswerten. Auf der Control demonstriert Zeiss, wie Anwender die bisher gesammelten Erfahrungen aus der klassischen Fertigungsumgebung mit der Software Zeiss PiWeb adaptieren können, „um die Prozessentwicklung für Additive-Manufacturing-Prozesse zu beschleunigen und somit die Leistungsrate insgesamt zu verbessern“, so Hermannstädter.