Methoden zur Dichtebestimmung additiv gefertigter Teile

Jun 09, 2023

Gepostet von Mitarbeitern | 09. August 2023

Eine vom deutschen Fraunhofer IAPT in Auftrag gegebene Studie zum Vergleich verschiedener Methoden zur Dichtemessung von Teilen, die durch additive Fertigung (AM) hergestellt wurden, hat ergeben, dass die von Dimensionics Density entwickelte automatisierte Dichtebestimmung in bestimmten Bereichen Vorteile bietet.

Laut Dimensionics Density kann die Bestimmung der Dichte von AM-Teilen von entscheidender Bedeutung sein, da sie sich auf deren strukturelle Integrität und Leistung auswirkt. Es ermöglicht Herstellern, die Qualität und Zuverlässigkeit von Teilen sicherzustellen und hilft bei der Identifizierung von Defekten, Porosität und Hohlräumen im Material. Im Vergleich zu drei anderen Techniken zur Dichtebestimmung empfiehlt sich die von Dimensionics Density entwickelte Methode besonders dann, wenn die Dichteauswertung schnell oder häufig erfolgen muss, heißt es in dem Fraunhofer-Bericht. Es ermöglicht auch eine Vereinfachung der Maschinengenehmigungen, wodurch möglicherweise die Kosten für die Qualitätssicherung gesenkt werden.

Im Bericht „Analyse von Messmethoden zur Dichtebestimmung in der additiven Fertigung“ wurden neben der automatisierten Dichtebestimmung auch der Einsatz von Schliffbildern, Computertomographie und der manuellen Archimedes-Methode bewertet.

Alle Methoden sind grundsätzlich in der Lage, die relative Dichte von AM-Teilen zu bestimmen, der Bericht des Fraunhofer IAPT ergab jedoch, dass es erhebliche Unterschiede in der Genauigkeit, Auflösung, Wiederholbarkeit und der Möglichkeit der Fehlererkennung gibt.

Philipp Pruesse von Dimensionics Density beschrieb, wie die automatisierte Dichtebestimmung funktioniert. „Unser Verfahren nutzt die oben erwähnte Archimedes-Methode, jedoch in Kombination mit moderner Automatisierungstechnik. Die zu vermessenden Proben werden in einen speziellen Bauteilträger gelegt, der an der Unterseite mit Öffnungen versehen ist. Diese Bauteilträger werden von einem Achsroboter durch die Anlage transportiert und so zentral und präzise auf die Waage abgesenkt. Auf der Waage selbst ist ein Aushebegestell mit Stiften platziert, das das Bauteil über die Öffnungen im Bauteilträger hebt und so aus dem Träger heraushebt. Durch die automatisierte Handhabung entfällt der menschliche Einfluss auf die Messung, da die Teile stets identisch auf die Waage gelegt werden. Die Waage ist vibrationsisoliert konstruiert. 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“, so Pruesse.

Der Benchmarking-Bericht des Fraunhofer IAPT stellt fest, dass die automatisierte Dichtebestimmung von Dimensionics Density den Benutzer von der archimedischen Messung befreit und daher eine deutlich höhere Wiederholgenauigkeit und weniger Schwankungen aufweist. In dem Bericht heißt es außerdem, dass diese Methode die einzige ist, die rückführbar ist, sodass sie über eine Messkette auf einen anerkannten Standard bezogen werden kann. Im Vergleich zu mikroskopischen Aufnahmen und CT-Scans ist auch die Messzeit viel kürzer, was die Durchführung mehrerer Messungen für eine größere statistische Sicherheit erleichtert. Dadurch eignet sich diese Methode zur Bewertung der Prozessfähigkeit von Maschinen, einem wesentlichen Schritt für die Fertigung von Serienbauteilen mittels AM.

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