Anforderungen und Randbedingungen für den Einsatz optischer Messsysteme zur In-Line-Prüfung additiv gefertigter Bauteile

Abstract

Additive Fertigungsverfahren, wie das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM), entwickeln sich durch Verkürzung von Fertigungs- und Nacharbeitszeiten zunehmend vom reinen Prototypenbau (Rapid Prototyping) hin zu stückzahlflexibler Serienfertigung individueller Bauteile (Rapid Manufacturing). Trotz des hohen Potentials der werkzeuglosen Generierung von komplexen und individuellen Bauteilen bei nahezu uneingeschränkter Gestaltungsfreiheit herrscht dennoch Zurückhaltung für den Einsatz dieser Verfahren, aufgrund intolerabler Qualitätsmängeln hinsichtlich Gestalt und Festigkeit, welche hauptsächlich durch Schwankungen der Prozessparameter, wie Temperatur, Pulverqualität, etc., während der schichtweisen Fertigung verursacht werden. Um solche Fehler nicht erst – wie nach heutigem Vorgehen durch aufwändig und wirtschaftlichkeitsmindernd mit gebaute Rückstellmuster und Probekörper – nach der Fertigung zu detektieren, wird eine in den Fertigungsprozess eingebettete Qualitätsprüfung und eine daraus abgeleitete Prozessregelung immer wichtiger. Abhilfe soll eine inkrementelle In-Line-Messung schaffen, welche vor, während und nach jedem Schichtauftrag durchgeführt wird. Zur Konzeptionierung eines geeigneten Messsystems, welches zukünftig eine dynamische und vollautomatisierte Prozessregelung ermöglichen soll, wird der SLM-Prozess hinsichtlich messtechnischer Anforderungen (vertikale und laterale Sensorauflösung, Reflexionseigenschaften, etc.) und Restriktionen durch die Fertigungsanlage (nutzbarer Bauraum, Temperatur, Staub, etc.) analysiert. Darüber hinaus werden geeignete Sensoren, welche in einem In-Line-Messsystem bei einem SLM-Prozess für Polymere denkbar sind, auf ihre Eignung überprüft und bewertet. Abschließend wird ein mögliches Lösungskonzept basierend auf Streifenprojektion vorgeschlagen.