Qualitätssicherung Die Additive Serienfertigung schneller aufbauen

Eine umfassende Qualitätssicherung ist unverzichtbar für die serienreife Produktion mit additiven Verfahren. In der Praxis scheitert dies oft an fehlenden Erfahrungswerten und mangelndem Fachwissen. Die DIN SPEC 17071 gibt Anwendern und Herstellern einen Leitfaden mit auf den Weg, um Produktionslinien in kürzerer Zeit aufzubauen.

Hochempfindliche Anlagen und teils mangelnde technologische Reife einiger Verfahren – beziehungsweise wenig Erfahrung in deren Anwendung – führen oftmals zu Abweichungen in den Abmessungen und Festigkeitswerten additiv gefertigter Produkte. Einheitliche und reproduzierbare Qualitätsmerkmale sind in der Serienfertigung jedoch unabdingbar. Dies gilt vor allem für Sicherheitsbauteile und für regulierte Branchen wie beispielsweise die Medizin oder Luftfahrt.

Eine hohe Bauteilqualität erfordert eine vollständige Spezifikation des gesamten Fertigungsprozesses und eine kontinuierliche Qualitätssicherung: von der Daten- und Prozessvorbereitung über die Durchführung bis hin zur Nachbereitung. Das umfasst detaillierte Qualitätsmerkmale und die zugehörigen Prüfmethoden, Arbeitsmittel und Umgebungsbedingungen für jeden Einzelprozess. Qualifiziertes Personal und eine lückenlose Dokumentation sind ebenfalls wichtig.

3D-Metalldruck

Drucktragende Bauteile sicher additiv fertigen

Anforderungen definieren und validieren

Die DIN SPEC 17071 führt als Leitfaden schrittweise von der Prozessqualifizierung über die Qualitätssicherung bis zur Validierung der Anforderungen und orientiert sich dabei am branchenübergreifend neuesten Stand der additiven Fertigung und geltenden Standards. Dadurch können Anwender eine risikominimierte und qualitätsgesicherte Produktion innerhalb von wenigen Monaten etablieren, was zuvor mitunter Jahre dauerte. Sie unterstützt beispielsweise dabei, vollständige Pflichtenhefte für Lieferanten und Auftragsfertiger schneller zu erstellen und reduziert dadurch die nötigen Lieferantenaudits.

Auf der Grundlage der DIN SPEC 17071 und Best-Practice-Methoden aus dem direkten Produktionsumfeld hat TÜV SÜD das Zertifizierungsprogramm für additive Fertigungsstätten entwickelt, das einerseits dabei hilft, eine additive Serienfertigung aufzubauen und andererseits, nach einem erfolgreichen Audit, auch gegenüber Kunden und Geschäftspartnern die Umsetzung der DIN SPEC 17071 sowie die Grundlagen für eine verlässliche und gesicherte Produktqualität nachweist.

Ein Beispiel für den Aufbau, die Prüfung und Zertifizierung einer Produktion ist ein deutscher Mittelständler, der TÜV SÜD Product Service beauftragt hat, das Qualitätsmanagement rund um die additive Fertigung zu prüfen. Das Unternehmen produziert unter anderem Kunststoffteile für die Automobilindustrie, den Maschinenbau und die Medizintechnik. Die externen Auditoren begutachteten die Material- und Maschinenhandhabung, die Definitionen der Qualitätskriterien und der Auftragsabwicklung sowie die gesamte Führung des Fertigungsprozesses und die Dokumentation. Weitere Punkte betrafen den Arbeitsschutz und die Qualifizierung des Personals.

Das Unternehmen wendet das Verfahren der Powder Bed Fusion (PBF) an, in dem eine punktgenaue Hitzeeinwirkung Pulver schichtweise zu einem festen Kunststoff umwandelt. Je nach Ausgangswerkstoff und Design müssen hierbei unterschiedliche Parameter eingestellt werden: beispielsweise die Laserenergie, die Belichtungsgeschwindigkeit und die Temperatur. Nur wenn das Pulver bei jeder Anwendung gleichermaßen verfestigt wird, stimmen anschließend auch die Festigkeitswerte des Bauteils. Da hierbei der Rohstoff ebenfalls eine bedeutende Rolle spielt, ist dessen Qualität, Handhabung und Lagerung genauso wichtig für eine reproduzierbare Produktqualität in der Serienfertigung.