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Expertenbeitrag

 Gunther Kuhn

Gunther Kuhn

Leiter Produktmanagement, TÜV SÜD Industrie Service GmbH

AM zertifiziert Pumpenteile aus dem Pulverbett

Autor / Redakteur: Gunther Kuhn, Jörg Keller, Andrea Seemann und Stephan Braun* / Stefan Guggenberger

Für drucktragende Teile wie Pumpen gelten besondere Anforderungen an die Sicherheit. TÜV SÜD hat nun KSB SE & Co. KGaA als ersten Hersteller für additiv gefertigte Halbzeuge zertifiziert. Der Nachweis umfasst die Konformität mit der Druckgeräterichtlinie.

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Ein neues Zertifizierungsprogramm von TÜV SÜD schafft eine zuverlässige Basis, um die Qualität der Prozesse der additiven Fertigung von Druckgeräten zu bewerten und zu zertifizieren.
Ein neues Zertifizierungsprogramm von TÜV SÜD schafft eine zuverlässige Basis, um die Qualität der Prozesse der additiven Fertigung von Druckgeräten zu bewerten und zu zertifizieren.
(Bild: KSB SE & Co. KGaA)

Additiv gefertigte Bauteile wurden bisher meist optisch geprüft. Die Druckgeräterichtlinie stellt jedoch unter anderem die Festigkeitswerte in den Vordergrund, die durch eine Verfahrensprüfung qualifiziert werden müssen. Die Übereinstimmung der additiv gefertigten Produkte mit den geltenden gesetzlichen Vorgaben nachzuweisen, stellt bisweilen eine Herausforderung dar. So fehlen mitunter aussagefähige Statistiken über Abweichungen in den mechanisch-technologischen Kennwerten, die sich bei der Fertigung ergeben. Vor allem bei Sicherheitsbauteilen ist die Frage zu klären, wie sich diese im Bauraum verteilen. Abhängig von der Probenlage lässt sich so ermitteln, wo die Stabilität von den Vorgaben abweichen könnte.

Zertifizierung additiver Bauteile auf DGRL-Basis

Ein neues Zertifizierungsprogramm von TÜV SÜD berücksichtigt die allgemeinen Sicherheitsanforderungen der europäischen Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU (DGRL) sowie die sinngemäße Anwendung der EN 13445-4 „Unbefeuerte Druckbehälter – Teil 4: Herstellung“. Zudem sind die Erfahrungen der Experten aus der Werkstoff- und Schweißtechnik eingeflossen, um häufige Problemstellen aufzudecken und Best-Practice-Szenarien zu entwerfen. Das Programm schafft dadurch eine zuverlässige Basis, um die Qualität der Prozesse der additiven Fertigung von Druckgeräten zu bewerten und zu zertifizieren.

Best-Practices entscheidend

Best-Practice-Szenarien sind auch deshalb von entscheidender Bedeutung, weil die EN 13445 bisher nur konventionelle Fertigungsverfahren betrachtet. Die Anforderungen lassen sich für die additive Fertigung aber nur bedingt übernehmen, da es bspw. keine genormten Werkstoffe gibt und diese aus einem Pulver hergestellt werden. Die jeweiligen Parameter werden bei erfolgreichen Produkten für ähnliche Teile fixiert. Auch gilt es, die Anforderungen an Lieferanten und ihre Pulver zu spezifizieren. Helfen soll neben Best Practices auch die in Kürze erscheinende DIN/TS 17026 „Unbefeuerte Druckbehälter – Zusätzliche Anforderungen an additiv gefertigte Druckgeräte und deren Bauteile“.

Unregelmässigkeiten qualifizieren

Oft fehlen wichtige Informationen, zum Beispiel festgelegte Grenzwerte für Hohlräume und Poren in Bauteilen oder die Morphologie des Pulvers. Um akzeptable und inakzeptable Unregelmäßigkeiten zu unterscheiden, greift TÜV SÜD Industrie Service bei der Beurteilung auf Erfahrungswerte aus der Praxis zurück. Wenn beispielsweise der prozentuale Anteil an Hohlräumen gering genug ist, die morphologische Verteilung einem bestimmten Verlauf entspricht und leicht raue, dendritische Strukturen aufweist, sind das noch keine inakzeptablen Auffälligkeiten. Kunden müssen allerdings geeignete Entscheidungsregeln für die Akzeptanz der Ausgangsstoffe und der Produkte bestimmen – Messunsicherheiten inbegriffen.

Auf die Kalibrierung kommt es an

Das fordert auch die beauftragten Labore heraus, weil mitunter keine Rückführbarkeit auf so genannte Prüfnormale besteht. Diese Vergleichsgegenstände dienen zur Kalibrierung der Messgeräte. Entscheidend ist zu klären, bis zu welchem Grad Abweichungen noch akzeptabel sind. Ziel ist, das richtige Maß an Genauigkeit zu finden, bei der weder Qualitätseinbußen noch unnötig hohe Prüf- und Kalibrierungskosten entstehen. Dabei kann es notwendig sein, eigene Referenzproben aufzubauen sowie geeignete Verfahren einzuführen – und zu verifizieren – um Messunsicherheiten zu ermitteln. Hierbei sind definierte Grenzwerte unverzichtbar.

Gesamte Prozesskette geprüft

Das neue Zertifizierungsprogramm wurde erstmals in einem Pilot-Audit bei der KSB SE & Co. KGaA in Pegnitz erfolgreich umgesetzt. Das Unternehmen zählt zu den führenden Anbietern von Pumpen und Armaturen aus der metallbasierten additiven Fertigung – vor allem beim so genannten Pulverbettverfahren. Überprüft hat TÜV SÜD Industrie Service neben Basisqualifikationen wie nach ISO 9001 die Qualifizierung des Bauraums, die Verfahrensprüfung sowie Einrichtungen und Verfahren für die sachgemäße Herstellung und betriebseigene Prüfverfahren, aber auch die Fachkunde der Mitarbeiter.

KSB prüft beispielsweise bereits beim Wareneingang das Metallpulver umfassend und führt kontinuierliche produktionsbegleitende Prüfungen durch – bis hin zur Qualitätssicherung im eigenen akkreditierten Werkstofflabor und durch zerstörungsfreie Prüfungen. Ein Werkstoffdatenblatt enthält verifizierte Kennwerte aus mehreren hundert Zug- und Kerbschlagbiegeproben.

Über TÜV SÜD Industrie Service
TÜV SÜD Industrie Service bietet maßgeschneiderte Ingenieur- und Prüfleistungen für mehr Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Anlagen, Infrastrukturen und Gebäuden. Von der Machbarkeit über die Planung, den Bau und Betrieb bis zur Modernisierung oder dem Rückbau schaffen Experten objektive Bewertungen sowie belastbare Entscheidungsgrundlagen für Hersteller und deren Kunden.

Über KSB
KSB ist ein international führender Hersteller von Pumpen und Armaturen. Die Einsatzgebiete umfassende unterschiedlichste Industriezweige und reichen von der Chemie über Energiesysteme bis zum Bergbau sowie der Wasserversorgung und Gebäudetechnik. Der Konzern sitzt in Frankenthal – mit Vertriebsgesellschaften, Fertigungsstätten und Servicebetrieben auf fünf Kontinenten vertreten.

*Autoren: Gunther Kuhn, Leiter Produktmanagement bei TÜV SÜD Industrie Service; Jörg Keller, Sachverständiger bei TÜV SÜD Industrie Service; Andrea Seemann, Leiterin additive Fertigung bei KSB SE & Co. KGaA ; Stephan Braun, Entwicklungsingenieur additive Fertigung bei KSB SE & Co. KGaA

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Über den Autor

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