Foto: TPW Pruefzentrum GmbH

3D Printing

Industrielle Computertomographie für den 3D-Druck

Die TPW Prüfzentrum GmbH bietet mit der industriellen Computertomographie zerstörungsfreie Prüfungen für die AM-Prozesskette als Dienstleistung an.

Industrielle Computertomographie-Untersuchungen resultieren in einem virtuellen dreidimensionalen Abbild des Bauteils am Computer. Diese sogenannten Volumendatensätze lassen sich virtuell beliebig schneiden, ganz analog zu metallgraphischen Schliffen aber in einer Vielzahl von frei definierbaren Schnittebenen und eben ohne das Bauteil zu zerstören. Gerade additiv gefertigte Bauteile mit komplexen innenliegenden Strukturen, wie z.B. gewundenen Kühlkanälen, lassen sich oftmals nur mittels einer CT-Untersuchung prüfen, so dass die Computertomographie im Bereich der Qualitätsprüfung additiv gefertigter Bauteile als Gold-Standard angesehen wird. Da neben der Information über die Beschaffenheit des Bauteilmaterials auch die gesamte Bauteilgeometrie erfasst wird, sind die Anwendungen der CT extrem vielfältig. Nachfolgend sind einige Beispiele genannt:

Fehlstellen im Material

Typische Fehler in AM-Bauteilen sind Gasporositäten, Bindefehler zwischen aufeinanderfolgenden Schichten, Risse und Einschlüsse von Fremdmaterialien. Diese lassen sich im Bauteil visualisieren und entweder durch das Betrachten der virtuellen Schnittbilder oder durch softwarebasierte Analyse-Algorithmen bewerten.

Pulver- oder Stützstruktur-Resten im Inneren des Bauteils

Besonders Bauteile mit innenliegenden Kühlkanälen oder anderen komplexen Innenstrukturen müssen aufwendig nachbearbeitet werden, um Pulveransammlungen und Stützstrukturen zu entfernen. Die Qualität dieser Nachbearbeitung kann mittels CT überprüft werden

Geometrische Beurteilung von Bauteilen

Die CT-Volumendaten können direkt gegen CAD-Daten abgeglichen werden. Somit werden Geometrieabweichungen, z.B. durch Verzug, unmittelbar sichtbar. Diese Informationen können auch genutzt werden, um über eine Korrekturschleife direkt die CAD-Geometrie anzupassen, um prozessbedingte Bauteil-Abweichungen auszugleichen. Weiterhin können CT-Datensätze Koordinaten-messtechnisch ausgewertet werden.

Ausgabe der Bauteil-Geometrie als Polygon-Oberfläche

Die gesamte dreidimensionale Geometrie eines realen Bauteils wird über eine CT-Untersuchung erfasst. Diese Geometrieinformation lässt sich in Form einer STL-Datei (Punktewolke) exportieren und  kann die Grundlage für Reverse Engineering Prozesse bilden. Weiterhin können diese Daten auch als Input für Simulationstools verwendet werden.

Bewertung von Schaumstrukturen

Besonders in der Medizintechnik werden mittels additiver Fertigung Implantate hergestellt, deren Oberfläche schaumartig gestaltet ist, was die Ansiedlung von Knochenzellen optimieren soll. Diese Oberflächen lassen sich ausgehend von CT-Daten umfangreich analysieren. So kann z.B. das Verhältnis Materialvolumen zu Porenvolumen in einer solchen Schaumstruktur bestimmt werden.

Analyse von Pulverpartikeln

Auch die Pulver zur additiven Fertigung lassen sich mittels hochauflösender CT-Untersuchungen prüfen. Im CT-Datensatz einer Pulverschüttung lassen sich einzelne Partikel darstellen, Poren innerhalb dieser Partikel erkennen und die Form der Partikel vermessen. 

Industrielle Computertomographie-Untersuchung aufwendig und teuer?

Der CT-Untersuchung haftet oftmals der negative Ruf an, dass diese sehr aufwendig und teuer ist. Dies ist so pauschal allerdings nicht richtig. Differenziert betrachtet, richtet sich der Aufwand und somit die Kosten für eine CT-Untersuchung immer an den jeweiligen Fragestellungen aus. Eine einfache Betrachtung von möglichen Pulverresten im Inneren eines Bauteils ist deutlich weniger aufwendig, als eine komplexe Vermessung einzelner Geometrie-Elemente und kann an einem weniger hoch aufgelösten und somit schneller und kostengünstiger gescannten Datensatz erfolgen. Das TPW Prüfzentrum verfügt über 13 Jahre Erfahrung im Bereich der Computertomographie und einen CT-Anlagenpark der alle aktuell gängigen Systeme von Nano-, Mikro- und Minifokus-Anlagen abdeckt. Somit ist TPW in der Lage Kunden, umfassend zu beraten und je nach Kundenanforderung eine optimale Lösung im Bezug auf Kosten und Nutzen einer CT-Untersuchung anzubieten.
 

Kooperation

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