Im Projekt „Addi Line“ entsteht ein prozessintegriertes Prüfsystem, das die Qualität beim 3D-Druck in Echtzeit überwacht. So sollen künftig teure Fehler vermieden werden.
Foto: Fraunhofer IKTS

Additive Fertigung

3D-Druck in Echtzeit überwachen und Fehler vermeiden

Fehler beim 3D-Druck können teuer werden. Das Erkennen von Schäden in Echzeit könnte das verhindern. Dieses Projekt vom Fraunhofer IKTS soll das ermöglichen.

Um Fehler beim 3D-Druck zu vermeiden, müssten Unregelmäßigkeiten in Echtzeit, d.h. bereits während des Druckvorgangs, erkannt und der Bauteilaufbau zeitnah gestoppt werden. Im gerade gestarteten Projekt „Addi Line“ qualifizieren dafür fünf Projektpartner neben einer Kontrolle der Materialabgabe beim Drucken die Laser-Speckle-Photometrie für die Überwachung des „Thermoplastischen 3D-Drucks“.

Addi Line überwacht die Qualität beim Entstehen in Echtzeit

Ein neues additives Verfahren ist der am Fraunhofer IKTS entwickelte „Thermoplastische 3D-Druck“ (T3DP), mit dem auch Keramiken und Hartmetalle verdruckt werden können. Für eine hohe Prozessstabilität und Qualität der Bauteile wird eine Inline-Prozesskontrolle benötigt. Bisherige Lösungen produzieren zu hohe Datenmengen, deren Auswertung viel Zeit in Anspruch nimmt oder sind für das begrenzte Platzangebot im Drucker zu groß. Zudem können sie keine definierten Materialparameter (z. B. Porosität oder Defekte) prüfen, auf die der Fertigungsprozess abgestimmt werden muss.

Integrierbares Prüfsystem für hochwertige 3D-Druck-Bauteile soll Fehler vermeiden

Ziel des Projekts „Addi Line“ 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.

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.

Gemeinschaftsprojekt mehrerer Partner

Das Vorhaben erfordert das Einbringen vielfältiger Kompetenzen: Neben den Industriepartnern Hoyer Montagetechnik, Vermes Microdispensing, Thomas Werner Industrielle Elektronik e. Kfm und Viimagic wirkt das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS im Projekt mit.

Die Partner zeigen sich optimistisch, dass mit dem Prüfsystem zukünftig verschiedene Materialgruppen auf weitere physikalische, mechanische sowie thermische Eigenschaften untersucht werden können. Damit sollen wichtige Impulse für den Einsatz des Verfahrens in der Keramikindustrie, für Bohr- und Fräswerkzeuge, aber auch in der Medizin sowie dem Maschinen- und Anlagenbau gegeben werden.

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.

Additive Fertigung

Härtere Werkzeuge aus dem 3D-Drucker

Mit einem neuen Verfahren für die Hartmetallindustrie des Fraunhofer IKTS sind nun härtere Werkzeuge aus dem 3D-Drucker möglich.

Additive Fertigung

Optimale thermoplastische Kunststoffe für den 3D-Druck

Das Fraunhofer IMWS und Brightlands Materials Center wollen faserverstärkte thermoplasitsche Kunststoffe für den industriellen 3D-Druck optimieren.

Additive Fertigung

Schnelle Analyse 3D-gedruckter HF-Komponenten

Auf der Hannover Messe stellt das Fraunhofer FHR das Hochfrequenz-Durchlichtsystem Sammi vor. Mit ihm lässt sich die Qualität der additiv gefertigten Komponenten prüfen.

Control

Control: Sonderschau ‚Berührungslose Messtechnik‘

Die Sonderschau 'Berührungslose Messtechnik' im Rahmen der Control findet dieses Jahr zum 14. Mal statt. Hier finden Sie einen Überblick über die Themen.