Qualitätssicherung

Prozessschwankungen bei pulverbasierten additiven Fertigungsverfahren wie dem selektiven Laserstrahlschmelzen (SLS) können zu intolerablen Qualitätsmängeln des Bauteils führen. Durch den schichtweisen Bauprozess ergeben sich in den drei Raumrichtungen unterschiedliche Genauigkeiten und Bauteileigenschaften, wie z. B. mechanische Eigenschaften oder Schwankungen in der Bauteildichte. Derzeit lassen sich solche Defizite nur durch mitgebaute Probekörper nach der Fertigung erfassen. Um die Fehlerquote so weit wie möglich zu senken, müssen wichtige qualitätsbeeinflussende Prozessgrößen und -schritte identifiziert und darauf aufbauend eine prozesslenkende Qualitätsprüfung direkt in den Fertigungsprozess eingebettet werden.

Im Zuge dessen beschäftigt sich der Lehrstuhl für Kunststofftechnik mit Strategien zur Integration einer dimensionellen Prüftechnik in den additiven Fertigungsprozess sowie der Korrelation zwischen Prozessparametern und Bauteilgestalt, um Fertigungsdefizite inline korrigieren zu können. Es gilt, qualifizierte Mess- und Prüftechniken sowie Strategien für die inkrementelle In-Line-Inspektion in der additiven Fertigung bereitzustellen. Eine Prozessüberwachung, die letztlich an das jeweilige Fertigungsverfahren angepasst ist und die aktive Korrektur von Qualitätsmängeln ermöglicht, schafft die Grundlagen für eine optimale dynamische und vollautomatisierte Prozessregelung.

Darüber hinaus ist die Reproduzierbarkeit der Bauteilmaße insbesondere durch die Positionierung und Orientierung der Bauteile im Bauraum, dessen Geometrie und die maschinenbedingte Wärmeverteilung und Regelung bestimmt. Weil eine online Messung der Temperatur nicht an jedem Ort und zu jeder Zeit möglich ist, wird der schichtweise Aufbau beim SLS, das thermische Verhalten des Kunststoffes und die daraus resultierende Temperaturverteilung simulativ nachgebildet und anhand von empirischen Experimenten untersucht und validiert.