Können 3D-gedruckte Bauteile in der Luftfahrt eingesetzt werden? Als sicherheitskritische Komponenten müssen die Bauteile schließlich engmaschig überprüft werden, bevor sie in Passagier- und Cargomaschinen verbaut werden. Im Projekt Enabl3D entwickeln Forschende nun eine ausreichende Qualitätssicherung.
Das Problem bisher: Baugleiche gedruckte Teile können geringfügige Unterschiede aufweisen, weshalb sich die Ergebnisse der Materialprobentests nicht hundertprozentig auf weitere Bauteile übertragen lassen. Bisher übliche zerstörende Prüfungen sind wegen des hohen Ressourcen- und Energiebedarfs keine Alternative, so die Fraunhofer-Forschenden. Gleiches gelte für aufwendige Technologien wie Röntgen.
Härtemessung per 6-Achs-Industrieroboter
Mit einer Prüfmethode, die von Imprintec in Zusammenarbeit mit der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT und VisiConsult GmbH im Projekt Enabl3D erprobt wurde, könnte jedoch jedes jedes einzelne Bauteil aus dem 3D-Drucker zerstörungsfrei getestet werden. Die Qualitätseigenschaften werden über Eindringprüfung, Prozessmonitoring und Mikro-Computertomographie erfasst – am fertigen Bauteil. Im Teilprojekt ’Integration von Härtemesstechnik’ holte das Team auch die Experten vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA an Bord. Das Ziel lag darin, den Messkopf für eine automatisierte Anwendung mit einem 6-Achs-Industrieroboter zusammenzuführen. „Gemeinsam mit der Imprintec GmbH haben wir erste Versuche und Machbarkeitsstudien durchgeführt, um den Messkopf über den Roboter in Serienfertigungen integrieren zu können“, erläutert Lukas Werdin, Wissenschaftler am Fraunhofer IPA. Die Herausforderung: Während das Messsystem im Prüflabor fest auf einem Tisch steht, können durch den Roboterarm Ungenauigkeiten auftreten. Die Forschenden untersuchten daher, ob alle gewünschten Messpunkte am Bauteil mit dem Roboterarm erreichbar sind und mit welcher Genauigkeit sich die Messungen wiederholen lassen. „Unser Hauptaugenmerk lag auf der Positionierbarkeit, der Positioniergenauigkeit und der Qualität der Messungen“, konkretisiert Werdin.
Positives Ergebnis
Das Ergebnis hinterlässt bei den Forschenden einen durchweg positiven Eindruck. So gelang es, alle gewünschten Messpunkte mit dem Roboter anzusteuern und zu untersuchen. Auch die Qualität der Messungen war sehr gut: „Die Abweichung lag im einstelligen Prozentbereich – ein sehr gutes Ergebnis für eine erste Anwendung im Zusammenspiel mit einem Roboter“, sagt Werdin.
