KEM Konstruktion 03-04.2019

TRENDS
ADDITIVE MANUFACTURING
Die abschließende Qualitätskontrolle umfasst neben einer 100% Sichtprüfung
auf Kundenwunsch auch eine präzise geometrische Bauteilvermessung
mit dem ursprünglichen 3D-CAD-Datensatz
Bild: Kegelmann Technik
Mit dem Scan-Arm wird die gesamte Bauteilgeometrie in einer hochauflösenden
Punktewolke erfasst und mit den CAD-Daten abgeglichen
Bild: Kegelmann Technik
Dieses recycelte Pulver kann in seiner Qualität allerdings nicht der
eines ganz neuen und frischen Pulvers entsprechen. Der Kunststoff
war beim ersten Produktionsprozess bereits irreversiblem Stress,
vor allen Dingen durch erhöhte Temperatur, ausgesetzt. In der industriellen
Praxis wird dem weiteren Produktionsprozess recyceltes
Pulver in einem bestimmten Mischungsverhältnis mit neuem Pulver
zugeführt, meist pragmatisch in einem festen Verhältnis. Die
Materialqualitäten des Alt- und Neupulvers schwanken jedoch, ein
fest definiertes Mischungsverhältnis führt daher auch zu einer
schwankenden Qualität des Gemischtpulvers. Echte Reproduzierbarkeit
ist mit Faustformeln unter solchen Umständen kaum zu erreichen.
Der KPQ-Index, der Kegelmann Pulverqualitätsindex, stellt
einen eigenen definierten Prozess für die Pulverqualifikation u.a.
mithilfe der Analyse der Fließfähigkeit dar. Dieser Index ergibt sich
durch „Zurückrechnen“ ausgehend von dem, was der Kunde eigentlich
will: stabile reproduzierbare Qualität bei definierten Bauteileigenschaften
wie zum Beispiel Dichte und Bruchdehnung. Kegelmann
Technik verabschiedet sich also von geschätzten Pulverauffrischraten
und macht mit dem KPQ Index die kumulierte thermische
Schädigung des Pulvers durch genau kalkulierte variable Auffrischung
beherrschbar.
Dichtewürfel, Skalierungsleitern und Zugstäbe
Neben der Bauteilgeometrie und dem Pulver des Ausgangswerkstoffes
beeinflussen auch Umweltfaktoren wie zum Beispiel Temperatur
und Luftfeuchtigkeit sowie Stromschwankungen und die optimale
Kalibrierung der SLS-Stationen die spätere Bauteilqualität.
Sensoren ermöglichen einen transparenten Bauprozess, um Anomalien
frühzeitig zu erkennen. Vorbeugend können somit eine Wartung
(predictive maintenance) durchgeführt und Abweichungen von
den zu erwartenden Bauteileigenschaften minimiert werden.
Prozessvorbereitende Maßnahmen wie zum Beispiel die Bauteil -
orientierung und -positionierung im Bauraum, der eigentliche Bauprozess
mit Parametern wie Laserstrategie, Thermomanagement,
Material und Materialqualität sowie die nachgelagerten Prozesse
wie Abkühlung und Nachbearbeitung beeinflussen die Bauteilqualität
in Bezug auf Maßhaltigkeit, Toleranzen und wichtige Materialeigenschaften
wie zum Beispiel Homogenität, Dichte und Festigkeit.
Prüfkörper wie Dichtewürfel, Skalierungsleitern und Zugstäbe dienen
der stetigen Überwachung der Prozessparameter in jedem Bau-
job und werden zusammen mit den Jobprotokollen archiviert. Anhand
des Dichtewürfels wird der Energieeintrag, anhand der Skalierungsleitern
wird die Maßhaltigkeit im Bauraum des jeweiligen Jobs
geprüft und dokumentiert. Zugversuch und Kerbschlagbiegeversuch
werden mit im Bauraum des gleichen Jobs definiert positionierten
Zugstäben zur Prüfung mechanischer Eigenschaften wie Bruchdehnung,
Zugfestigkeit und E-Modul durchgeführt.
Nach dem Abkühlen und dem teilautomatisierten Auspacken des
Bauteils erfolgen Oberflächenbehandlung, Färben, Lackieren sowie
mechanische Bearbeitungen. Die abschließende Qualitätskontrolle
umfasst neben einer 100% Sichtprüfung auf Kundenwunsch auch
eine präzise geometrische Bauteilvermessung mit dem ursprünglichen
3D-CAD-Datensatz und der vom Kunden erwarteten Maßgenauigkeit,
Passfähigkeit und mechanischen Funktionalität. Mit dem
Scan-Arm wird die gesamte Bauteilgeometrie in einer hochauflösenden
Punktewolke erfasst und mit den CAD-Daten abgeglichen.
In einer kompletten Form- und Maßanalyse mit präzisen 3D-Koordinaten
werden Abweichungen zu den CAD-Daten farblich in x-, y- und
z-Vektorrichtung markiert und können nachbearbeitet werden. Für
Serien- und Ersatzteile werden Erstmusterprüfberichte angefertigt
und Rückstell- sowie Grenzmuster mit dem Kunden abgestimmt.
Das Optimum additiver Fertigung
All diese Qualitätsanstrengungen dienen dazu, das Optimum additiver
Fertigung in der Schnittmenge aus Design und Materialspezifikationen,
der Supply Chain und vor allem der wirtschaftlichen Gesamtkostenbetrachtung
zu finden. Kegelmann Technik erzeugt
durch diese additive Serienqualität zusätzliche Wertschöpfung für
Kunden. Diese zusätzliche Wertschöpfung zeigt sich in der Optimierung
der Supply Chain aufgrund der effizientesten Losgröße (von 1 –
10.000), der Produkt- und Nutzenoptimierung durch additives Design,
der Entwicklung neuer Produkte, die anders als additiv gedacht
nicht möglich wären, bis hin zum Erkennen des disruptiven
Potenzials und Ermöglichen neuer Geschäftsmodelle.
eve
www.ktechnik.de
Details zum SLS-Verfahren bei Kegelmann Technik:
hier.pro/2HzuY
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