LBMcheck

Ausgangssituation / Motivation

Die Basis des F&E-Projektes LBMcheck stellt das additive Fertigungsverfahren mit der Bezeichnung LSS (Laserstrahlschmelzen)/LBM (Laser Beam Melting), dem 3D-Druck metallischer Werkstoffe, dar, dessen Potential aufgrund mangelnder Qualitätssicherungs- und Dokumentationsmöglichkeiten noch nicht vollständig ausgeschöpft werden kann.

Die Stärken des Verfahrens sind unumstritten und liegen in den sehr flexiblen Produktionsmöglichkeiten vom Einzelbauteil (Losgröße 1) bis zur Serienfertigung, weshalb das Verfahren speziell für die Raumfahrt von hohem Interesse ist (zu sehen in der ESA Additive Manufacturing Roadmap v1.3, sowie die national koordinierte AM Initiative der FFG ALR).

Weiters liegt eine effiziente Ressourcen- und Rohstoffnutzung aufgrund der additiven Fertigung (es wird nur gebaut, was für die Bauteilfunktion notwendig ist) und einer nahezu vollständigen Recyclefähigkeit des nicht aufgeschmolzenen Pulvermaterials vor. Zudem ist die einzigartige Konstruktionsfreiheit des Verfahrens zu nennen, welche die Generierung komplexester und hochwertigster Bauteile ermöglicht, was besonders für die Luft- und Raumfahrt von hohem Interesse ist.

Inhalte und Zielsetzungen

Heute erhältliche Systeme für das LSS erlauben noch keine vollständige Qualitätssicherung der Bauteilqualität, sondern lediglich die Detektion von Prozessauffälligkeiten. Dabei wäre es unbedingt erforderlich, tatsächliche Fehler zuverlässig dreidimensional verortet zu detektieren, um eine vollständige Prozessdokumentation des Baujobs sowie eine lückenlose Dokumentation über die Bauteilqualität (Transparenz und Rückverfolgbarkeit) zu ermöglichen.

Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe einer kombinierten photodioden- und kamerabasierten Schmelzbadüberwachung beim Laserstrahlschmelzen von Metallen eine Qualitätssicherung der Bauteilqualität zu realisieren.

Methodische Vorgehensweise

Heute erhältliche Systeme dazu detektieren lediglich Prozessauffälligkeiten, nicht jedoch tatsächliche Bauteilfehler im Sinne eines Fehlerkatalogs. Mit Hilfe der vorgeschlagenen kombinierten photodioden- und kamerabasierten Schmelzbadüberwachung soll es gelingen tatsächliche Fehler dreidimensional verortet zu detektieren und in weiterer Folge zu kategorisieren.

Erwartete Ergebnisse

Wichtigstes Projektergebnis ist die Verfügbarkeit einer Qualitätssicherung der Bauteilqualität beim LSS auf Basis einer neuartigen kombinierten photodioden- und kamerabasierten Schmelzbadüberwachung.

Ein weiteres Ergebnis sind Algorithmen zur Berechnung der Charakteristiken, welche die Modellierung der Bauteilqualität aus den Sensordaten (Photodioden und Kamera) ermöglichen. Diese Algorithmen sollen vorzugsweise unter Vermeidung von Referenzdaten operieren.

Weiters soll eine Klassifikationsstrategie entwickelt werden, welche die Abbildung individueller Qualitätsanforderungen ermöglicht.

Mit all diesen Ergebnissen kann eine vollständige Prozessdokumentation des Baujobs sowie eine lückenlose Dokumentation über die Bauteilqualität (Transparenz und Rückverfolgbarkeit), wie sie in sicherheitskritischen Branchen gefordert wird (bei Gefahr für Mensch und/oder Maschine durch 3D-gedruckte Bauteile), ermöglicht werden, wodurch der Technology Readiness Level des LSS-Verfahrens ungemein gesteigert werden kann.

Projektleitung

FOTEC Forschungs- und Technologietransfer GmbH

Projektpartner:innen

• Plasmo Industrietechnik GmbH
• Vienna University of Technology

FOTEC
Forschungs- und Technologietransfer GmbH
Viktor Kaplan-Strasse 2
A-2700 Wiener Neustadt
Web: www.fotec.at