Home Forschung & Bildung NASA entwickelt Methode für In-situ-Kontrolle von 3D-gedruckten Teilen

NASA entwickelt Methode für In-situ-Kontrolle von 3D-gedruckten Teilen

Wissenschaftler des NASA Marshall Space Flight Centers haben eine bildbasiertes Verfahren zur Echtzeit-Kontrolle von 3D-gedruckten Teilen entwickelt.

Derzeit fehlt es in der additiven Fertigung weitgehend noch an Überwachungsmöglichkeiten zur Qualitätskontrolle von gedruckten Teilen. Gerade aber für Einsatzbereiche in der Raum- und Luftfahrt ist dieses Thema von immenser Bedeutung. Ein Team der US-Raumfahrtbehörde NASA hat daher ein neues Verfahren entwickelt bei dem Infrarot- und visuelle Kameras eingesetzt werden. Damit kann der Druckprozess nicht nur in Echtzeit überwacht, sondern gegebenenfalls auch korrigiert werden um die vorgegebenen Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Dieses Verfahren ist besonders für die Überprüfung interner Strukturen wie Flüssigkeitskanäle und Passagen wichtig, die nach dem Druckprozess nicht mehr einfach inspiziert werden können. Laut den Forschern hat die Technologie das Potential in einem Closed-Loop Feedback-System für automatische Echtzeit-Korrekturen eingesetzt zu werden.

Das Verfahren

Bei der In-Situ-Inspektion sind eine Reihe von verschiedenen Kameras strategisch im Bauraum platziert um die Eigenschaften des sich in Druck befindlichen Bauteils zu überwachen. Die Infrarotkameras sammeln Daten zur Temperatur um thermische mathematische Modelle zu überprüfen, während visuelle Kameras die exakte Position des Lasers überwachen und somit die tatsächliche Genauigkeit der Geometrie sicherstellen. Weitere Methoden unterstützen das Verfahren durch das Reduzieren von falsch abgelesenen Messwerten.

Das NASA-Team hat den entwickelten Prototypen sowohl in laserbasierten Kunststoff- als auch Metalldruckverfahren getestet. Dabei wurden Fehler aufgrund von Pulververwirbelungen und Erhöhungen bei den Materialschichten erkannt. Außerdem hat die Technologie das Potential Abweichungen im Eigenschaftsprofil zu erkennen die beispielsweise durch Probleme mit Pulverdichte, unvollständiges Schmelzen oder Hohlräume entstehen. Mit den während des Druckvorgangs gesammelten Daten wurde außerdem eine 3D-Modell erstellt, das den Erfolg und das Potential der Technologie demonstriert.

Die Technologie kann in bereits bestehende Systeme integriert werden und könnte nicht nur in der Raum- und Luftfahrt sondern auch der Automobilindustrie sowie in der Medizin eingesetzt werden.

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