Schmelzspur im Pulverbett einer Laserstrahlschmelzanlage. - Mit Verfahren der additiven Fertigung lassen sich komplexe Bauteile passgenau und kostengünstig herstellen. Das ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Teile in geringer Stückzahl benötigt werden. Da die Technologie noch jung ist, fehlt es allerdings bislang an geeigneten Verfahren zur Qualitätsprüfung während der Fertigung. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) schauen daher in den Prozess: Sie entwickeln Verfahren, mit denen sie während der Herstellung überwachen können, ob Fehler am Bauteil entstehen. So lassen sich zukünftig aufwendige Qualitätskontrollen nach der Fertigung und die Ausschussproduktion verringern. Die Herstellung von Bauteilen, beispielsweise für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt oder in der Medizintechnik, wird damit schneller und kostengünstiger werden.

Die BAM nimmt im Projekt „Prozessmonitoring in der additiven Fertigung“ (ProMoAM) die Herstellung von Bauteilen aus metallischen Ausgangsmaterialien unter die Lupe. Dazu gehören unter anderem Bauteile, die per selektivem Laserschmelzen im Pulverbettverfahren entstehen. Bilden sich zum Beispiel Gasporen oder entstehen Risse? Und wenn ja: Was ist die Ursache und wie lässt sich die Entstehung von Qualitätsmängeln vermeiden?

Um das herauszufinden, entwickelt das Projektteam Verfahren der Spektroskopie und der zerstörungsfreien Prüfung zur Kontrolle des Herstellungsprozesses. „Da im Pulverbettverfahren die Bauteile lagenweise gefertigt werden, bildet jede Schicht irgendwann im Fertigungsprozess einmal die Oberfläche und kann dann von uns gut überwacht werden“ erklärt Projektleiter Dr. Simon Altenburg. „Diesen Vorteil nutzen wir für das sogenannte In-situ-Monitoring“. Zum Einsatz kommen dabei beispielsweise thermografische und optische Verfahren.

Die einzelnen Messergebnisse werden schließlich zu einem 3D-Datensatz zusammengefügt, der der Geometrie des Bauteils entspricht. Der komplette Datensatz liefert den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern umfangreiche Informationen über das Innere des Bauteils und somit die Qualität. Zudem sind Rückschlüsse möglich, an welchen Stellen das additive Fertigungsverfahren verbessert werden kann.

Das Projektteam nutzt für seine Arbeit die umfangreiche Erfahrung der BAM in der forschungsbasierten und industrienahen Entwicklung von zerstörungsfreien und chemischen Analyseverfahren in industriellen Prozessen.

Die Qualität additiv gefertigter Teile muss stimmen, vor allem wenn sie für den sicheren Betrieb von Industrieanlagen oder Motoren eine wichtige Rolle spielen. „Unser Ziel ist es, zukünftig die Herstellung von Bauteilen während des Prozesses so zuverlässig zu überwachen, dass nach der Fertigung keine Prüfungen mehr erforderlich sind“, so Altenburg.

Die Qualitätskontrolle im laufenden Prozess wird die additive Fertigung von komplexen Teilen einfacher und schneller machen. So unterstützt die BAM mit ihrem Know-how den erfolgreichen Einsatz additiver Fertigungsverfahren in der Praxis.

So finden Sie uns: Die BAM auf der Hannover Messe 2019

Unter dem Motto „We add Safety to Additive Manufacturing“ können sich Besucherinnen und Besucher umfassend über die Forschung der BAM zum Thema additive Fertigung informieren. Außerdem stellt die BAM ihr Engagement in der Förderung von Ausgründungen vor (Stand C 51 in der Halle 2 „Research & Technology“).

Informationen zur Qualitätssicherung von Offshore-Windkraftanlagen präsentiert die BAM in der gleichen Halle am Messestand des BMWi (Halle 2, Stand C28).

Mehr Informationen zum Auftritt der BAM auf der Hannover Messe finden Sie unter www.bam.de/hannovermesse

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
www.bam.de

Über die BAM
Die BAM gewährleistet Sicherheit in Technik und Chemie.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ist eine Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Die BAM forscht, prüft und berät zum Schutz von Mensch, Umwelt und Sachgütern. Im Fokus aller Tätigkeiten in der Materialwissenschaft, der Werkstofftechnik und der Chemie steht dabei die technische Sicherheit von Produkten und Prozessen. Dazu werden Substanzen, Werkstoffe, Bauteile, Komponenten und Anlagen sowie natürliche und technische Systeme von volkswirtschaftlicher Dimension und gesellschaftlicher Relevanz erforscht und auf sicheren Umgang oder Betrieb geprüft und bewertet. Die BAM entwickelt und validiert Analyseverfahren und Bewertungsmethoden, Modelle und erforderliche Standards und erbringt wissenschaftsbasierte Dienstleistungen für die deutsche Wirtschaft im europäischen und internationalen Rahmen.

Sicherheit macht Märkte.
Die BAM setzt und vertritt für Deutschland und seine globalen Märkte hohe Standards für Sicherheit in Technik und Chemie zur Weiterentwicklung der erfolgreichen deutschen Qualitätskultur „Made in Germany“.

foto Quelle: BAM