Automatisierte Qualitätskontrolle für den 3D-Druck

Erfolgreicher Abschluss des ZIM-Projekts COSYRA

Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsprojektes hat die NanoFocus AG gemeinsam mit Experten für Additive Fertigung der Universität Duisburg-Essen ein vollständig automatisiertes Verfahren zur Oberflächenkontrolle von Bauteilen aus dem 3D-Druck entwickelt.

Das neuartige  Verfahren ist in der Lage, computergeneriert anhand von 3D-CAD-Daten des Bauteils kritische Oberflächensegmente zu bestimmen. Anschließend führt ein robotergeführter Messkopf  anhand der errechneten Positionsdaten die Messungen mit einer auf das Bauteil abgestimmten Bahnkurve durch.
Neben der Bestimmung der klassischen 3D-Flächenrauheit erlaubt die Messung der lokalen Oberflächenqualität indirekt Rückschlüsse auf das zu erwartende Materialverhalten unter quasi statischer Belastung. Messtechnisches Herzstück des Verfahrens ist ein neuer kompakter Messkopf der NanoFocus AG, der sowohl metallische als auch nichtmetallische Werkstoffe zuverlässig messen kann.

Der besondere Nutzen für den Anwender liegt in der einfachen Erstellung von Prüfprozessen schon während der Designphase. Das oftmals aufwendige Einlernen von Messpositionen an realen Bauteilen entfällt somit. Zum Schutz der Bauteile und des Messkopfes besitzt das System einen Kollisionsschutz, der sowohl softwareseitig mittels einer kollisionsfreien Bahnkurve als auch durch zusätzliche Hardwaremaßnahmen am Messgerät realisiert ist.

Mit dem neuen Verfahren können Anwender des 3D-Drucks flexibel und kostenoptimal auf zunehmende  Anforderungen hinsichtlich der Dokumentation der Oberflächenqualität reagieren und bei Bedarf den 3D-Druckprozess und die Nachbearbeitung optimieren.

„Die computergenerierte Messstrategie in Verbindung mit Roboterführung stellt einen neuen innovativen Ansatz einer produktionsnahen und intelligenten Qualitätssicherung dar – ganz im Sinne von Industrie 4.0. Wir freuen uns, mit dem Lehrstuhl für Fertigungstechnik der Uni Duisburg-Essen einen exzellenten Partner gefunden zu haben, um dieses komplexe Vorhaben erfolgreich zu realisieren, “ sagt Jürgen Valentin, CTO der NanoFocus AG.

„Das Projektergebnis ermöglicht, dass die additive Fertigung (umgangssprachlich 3D-Druck) durch die nachweisbare Qualität von Bauteilen fester Bestandteil in industriellen Prozessen wird. Unter Nutzung der NanoFocus-Technologie ist es gelungen, eine innovative Lösung zur Qualitätssicherung bei der additiven Fertigung aufzuzeigen, “ so Prof. Gerd Witt, Lehrstuhlinhaber an der Universität Duisburg-Essen.




Über das Rapid Technology Center am Lehrstuhl für Fertigungstechnik der Universität Duisburg-Essen:

Im Mittelpunkt der langjährigen Aktivitäten im Bereich der Rapid Technologien unter der Leitung von Professor Witt stehen aktuelle Probleme auf dem Weg zum Rapid Manufacturing wie beispielsweise die Qualifizierung neuer Materialien, das tiefgehende Prozessverständnis, die RM-gerechte Konstruktion oder die Entwicklung von medizinischen Instrumenten. Alle Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der werkzeuglosen Fertigung werden am Lehrstuhl im Rapid Technology Center (RTC) gebündelt. Im Bereich der Montagetechnik beschäftigt man sich vornehmlich mit dem Integrieren von hybriden Systemen zur Flexibilisierung der Prozesse, mit der Optimierung manueller Arbeitsprozesse hinsichtlich Ergonomie und Gestaltung, sowie mit Simulationen in der Montage. Für die Zusammenführung der Forschungsvorhaben auf dem Gebiet der Montagetechnik existiert am Lehrstuhl Fertigungstechnik das Labor für Montage und Simulation „HYBRID PROCESS“.
Als Ausstattung stehen eine Vielzahl additiver Fertigungs- und Forschungsanlagen sowie verschiedene Roboter und Montageplätze für eine hybride Montage zur Verfügung.