Neue Sensorkontrollen für 3D-gedruckte Produkte könnten den Fertigungssektor umkrempeln

In einer Studie, die in der Fachzeitschrift Waves in Random and Complex Media veröffentlicht wurde, haben Forschende der Universität Bristol eine Formel abgeleitet, mit der die Konstruktionsgrenzen für die Geometrie und die Materialmikrostruktur eines bestimmten Bauteils bestimmt werden können. Bei der Arbeit kommt auch 3D-Druck zum Einsatz.

Die entscheidende Faktor liegt im Einsatz von ultraschallbasierten Array-Sensoren, die ähnlich wie in der medizinischen Bildgebung verwendet werden, jedoch in einer neuen, laserbasierten Form, die keinen Kontakt mit dem Material erfordert.

Der Autor Professor Anthony Mulholland, Leiter der School of Engineering Maths and Technology, erklärte: “Es gibt eine potenzielle Messmethode, bei der ein laserbasiertes Ultraschallarray zum Einsatz kommt, und wir verwenden mathematische Modelle, um die Konstruktion dieser Ausrüstung vor ihrem Einsatz vor Ort zu unterstützen.”

Die Forschenden planen nun, ihre Erkenntnisse zu nutzen, um den Entwurf und Bau der laserbasierten Ultraschall-Arrays für zukünftige Projekte zu erleichtern. Diese Sensoren sollen dann von Robotern in einer kontrollierten additiven Fertigungsumgebung eingesetzt werden. Sie maximieren den Informationsgehalt der von den Sensoren erzeugten Daten und erstellen maßgeschneiderte Bildgebungsalgorithmen, um tomographische Bilder des Inneren von Komponenten zu erzeugen.

Professor Mullholland fügte hinzu: “Wir können dann mit unseren Industriepartnern zusammenarbeiten, um ein Mittel zur Bewertung der mechanischen Integrität dieser sicherheitskritischen Komponenten in der Fertigungsphase zu entwickeln. Dies könnte dann zu radikal neuen Konstruktionen (unter voller Ausnutzung des 3D-Drucks), schnelleren und kostengünstigeren Produktionsprozessen und zu erheblichen kommerziellen und wirtschaftlichen Vorteilen für die britische Industrie führen.”

Die Ergebnisse dieser Forschung könnten daher nicht nur die Produktion beschleunigen, sondern auch zu radikal neuen Designs und kosteneffektiveren Produktionsprozessen führen.

Professor Mullholland schloss: “Die Öffnung des 3D-Drucks für die Herstellung von sicherheitskritischen Komponenten, wie sie in der Luft- und Raumfahrtindustrie vorkommen, würde der britischen Industrie einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil verschaffen. Das Fehlen eines Mittels zur Bewertung der mechanischen Integrität solcher Komponenten ist das größte Hindernis bei der Erschließung dieser interessanten Möglichkeit. Im Rahmen dieser Studie wurde ein mathematisches Modell erstellt, das den Einsatz eines neuen laserbasierten Sensors simuliert, der die Lösung für dieses Problem bieten könnte, und diese Studie wird die Entwicklung und den Einsatz des Sensors beschleunigen.”