Laserstrahlschmelzen Überwachung des Anlagenzustands soll standardisiert werden

Redakteur: Dorothee Quitter

Die ASTM International arbeitet an der Standardisierung der Maschinenzustandsüberwachung für das pulverbett-basierte Laserstrahlschmelzen (LPBF). Das Fraunhofer ILT ist an diesem Projekt beteiligt. Im Mittelpunkt stehen die Auswahl und Qualifizierung bildgebender Sensorik, mit denen sich der Zustand von LPBF-Anlagen gezielt überwachen lässt.

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Die optischen Systeme einer LPBF-Anlage sollen im Rahmen des Projekts sensorbasiert überwacht werden.
Die optischen Systeme einer LPBF-Anlage sollen im Rahmen des Projekts sensorbasiert überwacht werden.
(Bild: Fraunhofer ILT)

Die ASTM International aus den USA zählt zu den international führenden, nicht staatlichen Standardisierungsorganisationen. Sie ist seit 2009 im ASTM-Komitee F42 führend bei der Standardisierung der Additiven Fertigung. Darüber hinaus hat ASTM International 2018 das Additive Manufacturing Center of Excellence (AM CoE) gegründet, eine kooperative Partnerschaft zwischen ASTM und Vertretern aus Regierung, Industrie und Wissenschaft. Das AM CoE verfolgt das Ziel, die Standardisierung in der additiven Fertigung voranzutreiben, indem es kurzfristige und gezielte FuE-Projekte durchführt sowie Personalentwicklung, Zertifizierungen und Beratung anbietet.

Vereinheitlichte Wartung und Instandhaltung von LPBF-Anlagen

Aufnahme eines Schutzglases, das nicht rechtzeitig gewartet wurde.
Aufnahme eines Schutzglases, das nicht rechtzeitig gewartet wurde.
(Bild: Fraunhofer ILT)

Die hochpräzisen optischen Systeme von LBPF-Anlagen stellen hohe Anforderungen an die Reinheit. Gleichzeitig sind sie durch das zum Einsatz kommende sehr feine Metallpulver verschleißanfällig und müssen regelmäßig präventiv gereinigt werden. Verschärfend wirken sich die steigende Anzahl an optischen Systemen und die immer höheren Laserleistungen aus, die beim Laser Powder Bed Fusion eingesetzt werden. Die Überwachung der optischen Systeme spielt daher eine wichtige Rolle im additiven Fertigungsprozess.

Anwender müssen jedoch mit Wartungsrichtlinien zurechtkommen, die auf geringer Erfahrung mit früheren Anlagengenerationen beruhen. Hier sieht das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT eine Standardisierungslücke und hat bei der ASTM einen Projektvorschlag eingereicht. Die Aachener arbeiten jetzt bis Ende 2021 an der Entwicklung einer Richtlinie mit, die die Wartung und Instandhaltung von LPBF-Anlagen vereinheitlichen und vereinfachen soll. Sie wollen eine Datenbasis erarbeiten, auf deren Grundlage sich Wartungen exakter planen lassen, wodurch sich wiederum der Zeit- und Kostenaufwand für die Wartung und Instandhaltung beim Anwender signifikant reduzieren lässt.

Sensorik soll optische Systeme überwachen

Im Mittelpunkt der Aktivitäten des Fraunhofer ILT stehen die Auswahl und Qualifizierung bildgebender Sensorik zur Überwachung hochbelasteter optischer Systeme von LPBF-Anlagen. Außerdem ist die Ableitung von Handlungsempfehlungen für Endanwender der Technologie geplant. Diese sollen mit einem Standard befähigt werden, selbstständig den Zustand optischer Systeme zu erfassen und auf Basis der verbesserten Informationslage über den realen Systemzustand Wartungszyklen zu planen. Die Wartung basiert dann nicht mehr auf subjektivem Empfinden oder Erfahrung, sondern auf realen Daten. Sie wird so seltener zu früh oder zu spät, sondern näher am richtigen Zeitpunkt durchgeführt. Dies soll für eine signifikante Kostensenkung beim Endanwender sorgen.

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