06.09.2023
Die Dichtebestimmung von additiv gefertigten Teilen ermöglicht es, die Qualität und Zuverlässigkeit der Teile zu gewährleisten. Sie hilft auch, Defekte, Porosität oder Hohlräume im Material zu erkennen, die die Festigkeit und Haltbarkeit des Endprodukts beeinträchtigen könnten. Vor diesem Hintergrund hat das Fraunhofer IAPT, Hamburg eine unabhängige Studie über die verschiedenen AM-Dichtebestimmungs-Technologien durchgeführt. Wie Dimensionics Density mitteilt, ist die automatisierte Dichtebestimmung des Unternehmens laut der Studie besonders dann zu empfehlen, wenn schnell oder häufig eine Aussage über die Dichte getroffen werden muss.
Der Fraunhofer-Bericht mit dem Titel „Analyse von Messverfahren zur Dichtebestimmung in der additiven Fertigung“ untersuchte auch den Einsatz von Schliffbildern, Computertomografie und der manuellen Archimedes-Methode. Alle Methoden sind grundsätzlich in der Lage, die relative Dichte von AM-Bauteilen und -Komponenten zu bestimmen, jedoch gibt es laut dem Bericht erhebliche Unterschiede in Bezug auf Genauigkeit, Auflösung, Wiederholbarkeit und die Möglichkeit der Fehlererkennung.
Mikrofotografien zerstören die AM-Probe und können zwar einen teilweisen Einblick in die tatsächliche Beschaffenheit der Poren in einem Teil geben, doch ist das Verfahren durch viel manuelle Arbeit gekennzeichnet, die Zeit und Kosten verursacht und ein hohes Maß an Fachwissen voraussetzt.
Die Computertomografie (CT) erfordert ebenfalls den Einsatz teurer Fachkräfte. Sie kann zwar ein realistisches 3D-Bild der inneren Porosität eines Teils liefern, ist aber in Bezug auf die Porengröße, die sie erkennen kann, eingeschränkt und der Preis der CT-Ausrüstung kann hoch sein.
Die archimedische Methode ist am einfachsten anzuwenden, kann aber auch am ungenauesten sein, da sie durch wechselnde Umweltbedingungen, die Genauigkeit der Waage und die Präzision des Versuchsverfahrens negativ beeinflusst werden kann. Es ist schwierig, die Ergebnisse zu reproduzieren, da diese stark von menschlichen Faktoren beeinflusst werden. Die Prüflinge werden nie exakt gleich auf die Waage gelegt und die manuelle Bedienung der Waagen führt zu Messabweichungen.
Das Verfahren Dimensionics Density basiert auf der Archimedes-Methode, jedoch in Kombination mit moderner Automatisierungstechnik. Die zu messenden Proben werden in einen speziellen Bauteilträger gelegt, der auf der Unterseite mit Öffnungen versehen ist. Diese Bauteilträger werden von einem Achsroboter durch die Anlage transportiert und so zentrisch und präzise auf die Waage abgesenkt.
Auf der Waage selbst befindet sich ein Gestell mit Stiften, das das Bauteil über Öffnungen im Bauteilträger an- und so aus dem Träger heraushebt. Durch die automatisierte Handhabung entfällt der menschliche Einfluss auf die Messung, so Dimensionics Density. Darüber hinaus werden alle Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftdruck und Wassertemperatur über Klimasensoren erfasst und deren Einfluss auf das Messergebnis direkt im Auswertealgorithmus bei der Dichtebestimmung berücksichtigt.
Die Feststellung der Prozessfähigkeit von Maschinen ist ein wesentlicher Schritt für die Produktion von Serienbauteilen mittels AM. Sie wird kontinuierlich durch äußere Einflussfaktoren wie z. B. die Temperatur bestimmt. Diese Einflussfaktoren werden in die Dichteberechnung einbezogen und kompensiert, sodass auch ein Betrieb in Umgebungen ohne Laborbedingungen möglich ist.
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- Qualitätsmanagement und Messtechnik