Qualitätssicherung im 3D-Druck: Inline-Härtemessung für Luftfahrtbauteile entwickelt

Der 3D-Druck gewinnt in der Fertigung zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei der Produktion von Leichtbauteilen für die Luftfahrt. Diese Bauteile können durch ihre spezielle Struktur den CO2-Ausstoß senken und gleichzeitig die Effizienz von Flugzeugen steigern. Ein zentrales Problem bleibt jedoch die Qualitätssicherung. Da gedruckte Bauteile geringfügige Unterschiede aufweisen können, ist eine lückenlose Prüfung notwendig, bevor sie in Passagier- und Frachtflugzeugen verbaut werden. Herkömmliche Methoden wie zerstörende Prüfungen sind wegen ihres hohen Ressourcenaufwands ungeeignet, und aufwendige Technologien wie Röntgen kommen aus Kosten- und Zeitgründen ebenfalls nicht infrage.

Im Projekt „Enabl3D“ haben Forschenden nun eine Methode entwickelt, mit der 3D-gedruckte Bauteile zerstörungsfrei geprüft werden können. Die Prüfmethode, die von der Imprintec GmbH in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Additive Produktionstechnologien (IAPT) und der VisiConsult GmbH entwickelt wurde, setzt auf Härtemessung, Prozessüberwachung und Mikro-Computertomographie. Diese Methoden ermöglichen eine schnelle und zuverlässige Qualitätsprüfung direkt am fertigen Bauteil.

Ein besonderer Fortschritt des Projekts ist die Integration eines Messkopfes mit einem 6-Achs-Industrieroboter, der es erlaubt, die Messungen vollautomatisiert durchzuführen. Dabei arbeitete das Team des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) eng mit der Imprintec GmbH zusammen.

“Gemeinsam mit der Imprintec GmbH haben wir erste Versuche und Machbarkeitsstudien durchgeführt, um den Messkopf über den Roboter in Serienfertigungen integrieren zu können”, erläutert Lukas Werdin, Wissenschaftler am Fraunhofer IPA.

Erste Tests verliefen vielversprechend: Alle gewünschten Messpunkte konnten präzise erreicht werden, und die Abweichungen lagen im einstelligen Prozentbereich. “Die Abweichung lag im einstelligen Prozentbereich – ein sehr gutes Ergebnis für eine erste Anwendung im Zusammenspiel mit einem Roboter”, sagt Werdin.

Diese Ergebnisse bieten eine vielversprechende Grundlage für die zukünftige Integration solcher Prüfsysteme in Serienfertigungen, um die Qualität von 3D-gedruckten Bauteilen in der Luftfahrt effizient und zuverlässig zu gewährleisten.