Qualitätssicherung in der Pulvertechnologie

Für die pulverbasierte Fertigung metallischer Bauteile werden diverse Verfahren genutzt, bei denen spezifische Ansprüche an Metallpulver, Prozesshilfsstoffe und die jeweiligen Prozessschritte gestellt werden. Für eine ressourcen- und kostensparende Produktion ist es von großer Bedeutung, den Ausschuss in allen Prozessstufen, vom Pulver bis zum fertigen Bauteil, zu minimieren. Um dieses Ziel zu erreichen arbeiten die Expertinnen und Experten der Pulvertechnologie am Fraunhofer IFAM kontinuierlich an der Weiterentwicklung vorhandener, sowie der Implementierung neuer Methoden zur direkten und begleitenden Prozess- und Bauteilanalytik.

Wir bieten für jeden Prozessschritt das passende Analyseverfahren

Die Maßhaltigkeit und Qualität gesinterter Bauteile hängen stark von der Materialqualität und der Auswahl der Prozessparameter in den einzelnen Prozessschritten ab. Beim Auftragen einer neuen Pulverschicht in 3D-Druckprozessen spielt beispielsweise die Fließfähigkeit des Pulvers eine große Rolle, während beim Spritzgießen oder der Extrusion Druck- und Temperaturverteilung berücksichtigt werden müssen. Schwankungen können z.B. zu Defekten wie Rissen, Verzug oder Hohlräumen führen, die im ungünstigsten Fall erst im vermeintlich fertigen Bauteil erkennbar werden. Häufig wird zur Fehlerdetektion eine Qualitätsprüfung nachgeschaltet. Dadurch werden jedoch zusätzlich Zeit benötigt und die Kosten gesteigert. Unser Ziel ist es daher, Materialien verlässlich zu qualifizieren und schon während des jeweiligen Prozessschrittes Informationen über die zu erwartende Qualität der Bauteile zu erhalten sowie den Einfluss abweichender Prozessparameter abschätzen zu können. So können Fehlerquellen bereits vor Fertigstellung des Bauteils erkannt und rechtzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um unnötigen Material- und Energieeinsatz zu vermeiden.

Den gesamten Prozess berücksichtigend, müssen für die Null-Fehler-Produktion:

• Die Qualität der Pulver-, Binder- und anderen Ausgangskomponenten erfasst und beurteilt werden, beispielsweise durch zertifizierte Pulveranalysen oder physikalisch-chemische Materialanalytik.
• Anhand von Simulationen oder datenbasierten Vorhersagemodellen die bestmöglichen Formgebungsparameter ermittelt werden sowie die konstante Prozessdatenerfassung und -auswertung sichergestellt sein.
• Direkt im Wärmebehandlungsprozess die Wechselwirkungen von Atmosphäre, Binderbestandteilen und metallischen Pulvern zur reproduzierbaren Einstellung von Werkstoff- und Bauteileigenschaften analysiert werden, z.B. mittels ortsaufgelöster Temperaturverfolgung und der chemischen Analyse der Ofenatmosphäre.

Um dieses Ziel zu erreichen und die Qualität der produzierten Bauteile zu sichern setzen die Forscherinnen und Forscher der Abteilung Pulvertechnologie ihre jahrelange Erfahrung im Bereich Prozess- und Materialoptimierung ein und arbeiten kontinuierlich an der Weiterentwicklung vorhandener, sowie der Implementierung neuer Methoden zur prozessbegleitenden Qualitätssicherung. Immer mehr rückt dabei auch die intelligente Nutzung der erzeugten Daten in den Fokus. So werden u.a. neue Konzepte der automatisierten Bildauswertung entwickelt, um Prozesse zu bewerten, die nur schwierig sensorisch zu überwachen sind.

Sprechen Sie uns gerne an. Wir freuen uns, Sie bei der qualitätsgesicherten Fertigung Ihrer Produkte zu unterstützen.