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Foto: TÜV Süd

Werkstoffe

Metallpulver in gleichbleibender Qualität

Um die Qualität des eingesetzten Metallpulvers zu sichern, hat der TÜV Süd ein Zertifizierungsverfahren für die Additive Fertigung erarbeitet.

Bei dieser Zertifizierung, die Sachverständige für Anlagensicherheit des TÜV SÜD Industrie Service für die Additive Fertigung entwickelt haben, werden neben dem Herstellungsprozess des Metallpulvers auch die Qualitätssicherungs- und Prüfprozesse beim Hersteller des Bauteils auditiert. Auf Basis von Stichproben sind dabei vor allem drei Aspekte im Fokus:

1. Mindestanforderungen an das Metallpulver

  • Die chemische Zusammensetzung des Pulvers und die Größenverteilung der Partikel muss den definierten Anforderungen entsprechen. Ob das der Fall ist, prüft der Anwender bei der Wareneingangskontrolle. Oftmals wird hierbei die weitverbreitete Lichtmikroskopie und dynamische Partikel-Bildanalyse verwendet.
  • TÜV Süd achtet insbesondere auf die Genauigkeit und Konstanz der Prozesse und der Analysemöglichkeiten beim Kunden. Wenn eine einfache Rückführbarkeit auf so genannte Prüfnormale nicht gewährleistet ist, dann ist zu klären, wie groß Abweichungen maximal sein dürfen, um noch akzeptabel zu sein.
  • Ziel ist es, das richtige Maß an Genauigkeit zu finden, damit daraus weder Qualitätseinbußen noch unnötig hohe Prüf- und Kalibrierungskosten resultieren.

2. Weitere, nicht spezifizierte Anforderungen

  • Optimale Pulverpartikel sind kugelförmig. In der Praxis sind diese jedoch mehr oder weniger regelmäßig geformt und weisen beispielsweise Dellen, Hohlräume und andere morphologische Besonderheiten auf. Für diese "Anomalien", die meist keiner erkennbaren statistischen Verteilung unterliegen, können meist keine genauen Grenzwerte festgelegt werden. Dennoch gilt es zu entscheiden, ob eine spezifische Pulvercharge den Anforderungen genügt oder nicht.
  • TÜV Süd Industrie Service greift bei der Beurteilung auf Erfahrungswerte aus der Praxis zurück, um akzeptable von inakzeptablen Unregelmäßigkeiten zu unterscheiden. Wenn beispielsweise der prozentuale Anteil an Hohlräumen gering ist, die morphologische Verteilung einem regelmäßigen Muster entspricht und nur leicht raue, dendritische Strukturen aufweist, dann ist das Pulver für den Einsatz im Pulverbett geeignet.

3. Technologische Eigenschaften zur Einsatzfähigkeit

  • Zum Messen der Feststoffdichte, der Schüttdichte, der Stampfdichte und des Schüttwinkels existieren in der Regel DIN-Normen. Allerdings ist der Einfluss auf die Qualität für das Endprodukt vielfach noch nicht genau untersucht.
  • Der Zusammenhang zwischen dem Pulver, den Prozessparametern und der Bauteilqualität kann bei vielen Anwendern nicht eindeutig ermittelt werden. Somit wird oft auf individuelle Erfahrungswerte zurückgegriffen, die dann einzubeziehen sind.

Anerkanntes Qualitätsmanagement-System für die Additive Fertigung

Zudem ist ein QM-System (z. B. DIN EN ISO 9001) beim Pulverhersteller entscheidend. Es gewährleistet, dass bei der Herstellung des Pulvers die grundlegenden Anforderungen hinsichtlich der Qualitätssicherung berücksichtigt werden.
Doch wichtiger als das Zertifikat ist es, dass die Prozesse für die Qualitätssicherung auch tatsächlich etabliert sind und von den Mitarbeitern im Unternehmen verinnerlicht werden. Auch das überprüfen die TÜV Süd-Experten, die Rosswag Engineering als erstem Unternehmen das Zertifikat "Additive Manufacturer: Herstellung von Ausgangsmaterialien" ausstellen konnten. Das macht transparent, dass der Hersteller höchste Qualitätsstandards bei der Produktion seiner Metallpulver erfüllt – als Basis für hochwertige Bauteile über die gesamte Prozesskette hinweg.

Gunther Kuhn, Gregor Graf

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