Ziel: Prüfsystem für thermoplastischen 3D-Druck

Überwachung des „Thermoplastischen 3D-Drucks“ (Bild: Fraunhofer IKTS)

13.02.2019 Ziel: Prüfsystem für thermoplastischen 3D-Druck

Im Projekt »AddiLine« qualifizieren die HOYER MONTAGETECHNIK GmbH, VERMES Microdispensing GmbH, Thomas Werner Industrielle Elektronik e. Kfm, viimagic GmbH und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS neben einer Kontrolle der Materialabgabe beim Drucken die Laser-Speckle-Photometrie für die Überwachung des „Thermoplastischen 3D-Drucks“.

Ein neues additives Verfahren ist der am Fraunhofer IKTS entwickelte „Thermoplastische 3D-Druck“ (T3DP), mit dem auch Keramiken und Hartmetalle verdruckt werden können. Für eine hohe Prozessstabilität und Qualität der Bauteile wird eine Inline-Prozesskontrolle benötigt. Bisherige Lösungen produzieren zu hohe Datenmengen, deren Auswertung viel Zeit in Anspruch nimmt, oder sie sind für das begrenzte Platzangebot im Drucker zu groß. Zudem können sie keine definierten Materialparameter (z.B. Porosität oder Defekte) prüfen, auf die der Fertigungsprozess abgestimmt werden muss. Ziel des Projekts „AddiLine“ ist die Entwicklung eines Mess-Systems mit zwei Komponenten. Die erste Komponente überwacht mittels Lichtschranke, ob das zu verdruckende Material den Drucker tatsächlich verlässt. Dies ist Voraussetzung für eine korrekte Anbindung der Materialtropfen untereinander, sodass keine Lufteinschlüsse entstehen. Die zweite Komponente, die integrierte Laser-Speckle-Photometrie (LSP), prüft berührungslos die vorher festgelegten Parameter der entstehenden Struktur in Echtzeit. Die zu entwickelnde berührungslose Prüftechnik soll als kostengünstiges System mit flexiblem und robustem optischen Aufbau realisiert werden. Um dessen Einsatz unter Produktionsbedingungen zu testen, wird das modulare System mit beiden Komponenten in eine T3DP-Anlage integriert. Der Anlagendemonstrator bildet so die Grundlage für eine völlig neuartige additive Fertigungstechnologie, die die Herstellung für ein breites Materialspektrum von hochwertigen Single- und Multimaterial-Bauteilen ermöglicht.

Das Projekt »Laser-gestützte Inline-Überwachung der additiven Fertigung von Keramiken und Hartmetallen« läuft bis zum Frühjahr 2021 und wird innerhalb der Fördermaßnahme „Photonik für die flexible, vernetzte Produktion – Optische Sensorik“ im Rahmen des Programms „Photonik Forschung Deutschland“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.