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13.02.2019 | Werkstoffprüfung + Materialanalyse | Nachricht | Onlineartikel

3D-Druck in Echtzeit überwachen

Autor:
Andreas Burkert

Unregelmäßigkeiten bei additiven Fertigungsverfahren sollen künftig bereits während des Druckvorgangs erkannt, der Bauteilaufbau dann zeitnah gestoppt werden. Im Rahmen des  Projekts "AddiLine“ soll ein integrierbares Prüfsystem entwickelt werden. 

Mit dem am Fraunhofer IKTS entwickelten thermoplastischen 3D-Druck (T3DP) lassen sich jetzt auch Keramiken und Hartmetalle verdrucken. Für eine hohe Prozessstabilität und Qualität der Bauteile wird aber eine Inline-Prozesskontrolle benötigt. Bisherige Lösungen produzieren zu hohe Datenmengen, deren Auswertung viel Zeit in Anspruch nimmt oder aber sie sind für das begrenzte Platzangebot im Drucker zu groß. Zudem können sie keine definierten Materialparameter (Porosität oder Defekte) prüfen, auf die der Fertigungsprozess abgestimmt werden muss.

Die IKTS-Forscher wollen dazu ein integrierbares Prüfsystem für hochwertige 3D-Druck-Bauteile entwickeln. In dem gerade gestarteten Projekt "AddiLine“ qualifizieren dafür fünf Projektpartner neben einer Kontrolle der Materialabgabe beim Drucken die Laser-Speckle-Photometrie für die Überwachung des thermoplastischen 3D-Drucks. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Mess-Systems mit zwei Komponenten. Die erste Komponente überwacht mittels Lichtschranke, ob das zu verdruckende Material den Drucker tatsächlich verlässt. Dies ist Voraussetzung für eine korrekte Anbindung der Materialtropfen untereinander, so dass keine Lufteinschlüsse entstehen. Die zweite Komponente, die integrierte Laser-Speckle-Photometrie (LSP), prüft berührungslos die vorher festgelegten Parameter der entstehenden Struktur in Echtzeit.

Kostengünstige berührungslose Prüftechnik

Die zu entwickelnde berührungslose Prüftechnik soll als kostengünstiges System mit flexiblem und robustem optischen Aufbau realisiert werden. Um dessen Einsatz unter Produktionsbedingungen zu testen, wird das modulare System mit beiden Komponenten in eine T3DP-Anlage integriert. "Der Anlagendemonstrator bildet so die Grundlage für eine völlig neuartige additive Fertigungstechnologie, die die Herstellung für ein breites Materialspektrum von hochwertigen Single- und Multimaterial-Bauteilen ermöglicht“ fasst Dr. Beatrice Bendjus, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer IKTS, zusammen. 

Weitere Projektpartner sind die Hoyer Montagetechnik, Vermes Microdispensing, Thomas Werner Industrielle Elektronik und die Viimagic GmbH. Das Projekt "Laser-gestützte Inline-Überwachung der additiven Fertigung von Keramiken und Hartmetallen“ läuft bis zum Frühjahr 2021 und wird innerhalb der Fördermaßnahme "Photonik für die flexible, vernetzte Produktion – Optische Sensorik“ im Rahmen des Programms "Photonik Forschung Deutschland“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

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