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Qualitätssicherung in der additiven Fertigung Wie die Qualität von FDM-3D-Druckern bewertet werden kann

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter |

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Die VDI-Richtlinie 3405 Blatt 3.2 (Entwurf) bewertet Materialien und Maschinen für den 3D-Druck anhand von Prüfgeometrien. Das Fraunhofer IPA hat jetzt ein entsprechendes Referenzbauteil mit einem zugehörigen Bewertungssystem für die Materialextrusion entwickelt. Mit ihm soll eine schnelle und objektive Beurteilung von 3D-Druckern in der Serienfertigung möglich sein.

Das Referenzbauteil enthält 17 nachprüfbare Geometrien, die auf Basis der VDI-Richtlinie 3405 3.2 (Entwurf) entwickelt wurden.
Das Referenzbauteil enthält 17 nachprüfbare Geometrien, die auf Basis der VDI-Richtlinie 3405 3.2 (Entwurf) entwickelt wurden.
(Bild: Fraunhofer IPA)

Die Qualität eines 3D-Druckers wird in der Regel durch die Qualität eines Referenzbauteil bestimmt. Bisher erfolgt die Beurteilung solch 3D-gedruckter Referenzbauteile qualitativ und rein subjektiv. Wissenschaftler vom Fraunhofer IPA haben deshalb ein Referenzbauteil mit einem zugehörigen Bewertungssystem entwickelt, das eine schnelle, unkomplizierte und objektive Beurteilung der Qualität eines FDM-3D-Druckers erlauben soll.

Wie das Fraunhofer IPA mitteilt, enthält das Referenzbauteil unterschiedliche nachprüfbare Geometrien, die auf Basis der VDI-Richtlinie 3405 3.2 (Entwurf) entwickelt wurden. Zu diesen Prüfgeometrien zählt z.B. der minimale Neigungswinkel freistehender Wände und der minimale senkrechte Lochdurchmesser. Insgesamt wurden 17 Prüfgeometrien integriert. Die Grundfläche des Referenzbauteils beträgt dabei 70 x 70 Quadratmillimeter.

Die Vorgehensweise bei der 3D-Drucker-Qualitätsbewertung

Zur Beurteilung der 3D-Drucker-Qualität müssen Anwender laut Fraunhofer IPA im ersten Schritt das Referenzbauteil mit den vorgegebenen Fertigungsparametern wie z.B. 0,15 mm Schichthöhe und 0,4 mm Düsendurchmesser drucken. Anschließend werden die Prüfgeometrien des gefertigten Referenzbauteils mit dem Bewertungssystem abgleichen. Abschließend kann der Anwender mithilfe eines 3D-Scanners eine quantitative Abweichungsanalyse vornehmen. Das gescannte Referenzbauteil wird dabei mit dem originalen CAD-Modell verglichen und die exakten Abweichungen für jede Prüfgeometrie ermittelt.

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Ebenso kann im letzten Schritt eine quantitative Bewertung des sogenannten Schwingungstests erfolgen, heißt es. Anhand dieser Prüfgeometrie könne bestimmt werden, wie stark sich die Schwingungen des 3D-Druckers auf das 3D-gedruckte Bauteil übertragen. Mit einem entsprechenden Messgerät werde hier das Wellenprofil der Schwingung aufgenommen und exakt vermessen.

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