IDe3D
Intelligente Deformationskompensation im 3D-Druck
Ausgangsituation
Die Maßhaltigkeit und die Reproduzierbarkeit von Bauteilen ist neben der Wirtschaftlichkeit eines additiven Verfahrens ein wesentliches Kriterium für den Einsatz dieser Technologie in der Serienfertigung. Das pulverbasierte 3D-Drucken bietet speziell in der letztgenannten Voraussetzung aufgrund der niedrigen Material- und Prozesskosten ein hohes Potenzial. Die Verfestigung der Bauteilschichten erfolgt durch das selektive Einbringen eines chemischen Binders. Die Reaktion des Binders mit dem Pulver führt jedoch zu einem Schwund der Bauteile, was eine Deformation zu Folge hat. Durch gezielte Vermeidung dieser Fehler und somit einer Verbesserung der Maßhaltigkeit kann der wirtschaftliche Vorteil des 3D-Druckens verstärkt werden.
Typische Deformationserscheinungen der Bauteile hergestellt mit dem 3D-Druckverfahren
(Quelle: voxeljet technology GmbH)
Ziel des Projekts
Das Ziel dieses Projekts ist, charakterisierbare und reproduzierbare Deformationserscheinungen zu erfassen. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse soll vor der additiven Fertigung eine Kompensation der Bauteile erfolgen, um Bauteilfehler hinsichtlich der Maßhaltigkeit zu vermeiden. Dadurch kann die Produktion von Ausschuss sowie der Aufwand für die Nachbearbeitung gesenkt werden. Das zu entwickelnde Kompensationswerkzeug soll direkt in die Bedienersoftware der Anlage integriert werden. Der Anwender wird so intuitiv auf kritische Bereiche hingewiesen und erhält die Möglichkeit zur lokalen Skalierung und Vordeformation der CAD-Daten.
Vorgehensweise
Im Rahmen dieses Projekts werden Geometrieabweichungen im 3D-Druck durch die Anfertigung von Referenzbauteilen unter Berücksichtigung einer systematischen Parametervariation erfasst und charakterisiert. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden Simulationsmodelle erzeugt, welche die ermittelten Deformationen abbilden. Anhand der gewonnenen Erfahrungswerte und den Ergebnissen der Simulationen werden Korrekturstrategien erarbeitet und getestet. Die ausgewählte Strategie wird in die Anlagensoftware implementiert und deren Anwendbarkeit auf relevante Bauprozesse gezeigt werden.