DE102018206479A1 - Verfahren zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses - Google Patents

Verfahren zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses

Info

Publication number
DE102018206479A1
DE102018206479A1 DE102018206479.2A DE102018206479A DE102018206479A1 DE 102018206479 A1 DE102018206479 A1 DE 102018206479A1 DE 102018206479 A DE102018206479 A DE 102018206479A DE 102018206479 A1 DE102018206479 A1 DE 102018206479A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
test
segments
segment
method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018206479.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Friedrich
Dominik Rietzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102018206479.2A priority Critical patent/DE102018206479A1/de
Publication of DE102018206479A1 publication Critical patent/DE102018206479A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infra-red radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B22F3/1055Selective sintering, i.e. stereolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infra-red radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infra-red radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B22F3/1055Selective sintering, i.e. stereolithography
    • B22F2003/1056Apparatus components, details or accessories

Abstract

Es wird ein Verfahren (300) zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses für die sequentielle Fertigung einer Gesamtmenge von Bauteilen (105) beschrieben. Das Bauteil (105) ist in eine Vielzahl von Bauteil-Segmenten (205) unterteilt. Das Verfahren (300) umfasst, für eine Teilmenge der Gesamtmenge von zu fertigenden Bauteilen (105), Fertigen (301) eines Überwachungs-Bauteils (235), bei dem zumindest ein Bauteil-Segment (205) durch ein Test-Segment (210) ersetzt wurde. Außerdem umfasst das Verfahren (300) das Ermitteln (302) eines Istwertes zumindest einer Eigenschaft des Test-Segmentes (210). Ferner umfasst das Verfahren (300) das Ermitteln (303) eines Zustands des Fertigungsprozesses in Abhängigkeit von dem Istwert und in Abhängigkeit von einem Referenzwert für die Eigenschaft des Test-Segments (210).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur automatischen Durchführung der Qualitätssicherung bei einem additiven Fertigungsverfahren.
  • Additive Fertigungsverfahren, wie z.B. der 3D Druck, DLS (Digital Light Synthesis), SLS (Selektives Lasersintern), SLM (selektives Laserstrahlschmelzen) und/oder MJF (Multijetfusion), werden heute meist nur für den Prototypenbau eingesetzt. Eine Serienfertigung von Bauteilen ist bislang aufgrund von unzureichender und unbekannter Reproduzierbarkeit meist nur eingeschränkt umsetzbar. Dennoch sind additive Fertigungsverfahren insbesondere bei der Fertigung von Kleinserien oder zur Massenindividualisierung von Bauteilen vorteilhaft.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in zuverlässiger und effizienter Weise die Qualität von Bauteilen zu überwachen, die mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigt werden, insbesondere um eine Serienfertigung von Bauteilen mit gleichbleibender Qualität mittels eines additiven Fertigungsverfahrens zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Überwachung eines additiven Fertigungsprozesses (z.B. eines 3D Drucks oder eines DLS, SLS, SLM und/oder MJF Prozesses) für die sequentielle Fertigung einer Gesamtmenge von Bauteilen beschrieben. Bei den Bauteilen kann es sich um baugleiche Bauteile bzw. um Bauteile eines bestimmten Bauteiltyps handeln. Ggf. können auch unterschiedliche Bauteile bzw. Bauteil-Segmente gefertigt werden (z.B. für die Serienproduktion von Baugruppen oder Bauteilsets oder für die Produktion on demand, bzw. die Herstellung qualifizierter Prototypen). Die Bauteile bzw. Bauteil-Segmente können z.B. in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Straßenkraftfahrzeug, genutzt werden. Die Bauteile werden typischerweise mittels zumindest einer Fertigungsanlage (z.B. mittels eines 3D Druckers und/oder einer DLS, SLS, SLM und/oder MJF Anlage) gefertigt.
  • Ein Bauteil bzw. der Baubereich einer Fertigungsanlage kann in eine Vielzahl von Bauteil-Segmenten unterteilt sein. Dabei können unterschiedliche Volumensbereiche des Bauteils als unterschiedliche Bauteil-Segmente definiert sein. Die einzelnen Bauteil-Segmente können ggf. im Wesentlichen baugleich sein. Andererseits können die Bauteil-Segmente zumindest teilweise unterschiedlich voneinander sein. Ggf. können die einzelnen Bauteil-Segmente zumindest teilweise eigenständige Bauteile darstellen, die im Anschluss an die Fertigung voneinander getrennt werden.
  • Das Verfahren umfasst, für eine Teilmenge der Gesamtmenge von zu fertigenden Bauteilen, das Fertigen eines Überwachungs-Bauteils (anstelle des Bauteils), wobei bei dem Überwachungs-Bauteil zumindest ein Bauteil-Segment durch ein Test-Segment ersetzt wurde. Ein Überwachungs-Bauteil kann dem zu fertigen Bauteil entsprechen, nur dass ein oder mehrere Bauteil-Segmente durch entsprechende ein oder mehrere Test-Segmente ersetzt wurden. Dabei können bei unterschiedlichen Überwachungs-Bauteilen der Teilmenge von Bauteilen zumindest teilweise ein oder mehrere unterschiedliche Bauteil-Segmente durch ein oder mehrere Test-Segmente ersetzt werden (z.B. zufällig).
  • Ein Bauteil kann N Bauteil-Segmente (z.B. N=1, 2, 3, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 oder mehr) umfassen. Des Weiteren können in einem Überwachungs-Bauteil jeweils Q Bauteil-Segmente durch Test-Segmente ersetzt werden (z.B. Q=1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 oder mehr). Dabei kann das Ersetzen derart erfolgen, dass nach N/Q gefertigten Überwachungs-Bauteilen jedes Bauteil-Segment zumindest einmal durch ein Test-Segment ersetzt wurde. So können in effizienter Weise unterschiedliche Bereiche einer Fertigungsanlage überprüft werden. Insbesondere können so unterschiedliche Bereiche einer Fertigungsanlage sukzessive und/oder regelmäßig überprüft und/oder kontinuierlich (re-) qualifiziert werden.
  • Im Rahmen des additiven Fertigungsprozesses kann ein Bauteil schichtweise aufgebaut werden. Eine Schicht des Bauteils kann dann in eine Vielzahl von Rasterzellen unterteilt werden. Eine Schicht kann im Wesentlichen parallel zu einer Grundfläche des Bauteils verlaufen. Diese Grundfläche wird in diesem Dokument auch als X/Y Ebene identifiziert. Folglich kann die X/Y Ebene (ggf. gleichmäßig) in eine Vielzahl von Rasterzellen unterteilt werden. Das Bauteil kann dann für jede Rasterzelle (insbesondere genau) ein Bauteil-Segment aufweisen. Mit anderen Worten, das Bauteil kann entsprechend der Aufteilung in Rasterzellen in Bauteil-Segmente unterteilt werden. Durch die Unterteilung in Rasterzellen kann eine präzise Lokalisierung von Beeinträchtigungen eines additiven Fertigungsprozesses ermöglicht werden.
  • Für die Vielzahl von Bauteil-Segmenten kann eine entsprechende Vielzahl von Test-Segmenten definiert sein. Insbesondere kann für jedes Bauteil-Segment (ggf. genau) ein Test-Segment definiert sein. Dabei kann die Vielzahl von Test-Segmenten derart definiert sein, dass durch die Vielzahl von Test-Segmenten ein Testteil gebildet wird, das zumindest in Bezug auf ein Merkmal im Wesentlichen dem Bauteil entspricht und/oder gleicht. Beispielhafte Merkmale sind dabei eine drei-dimensionale Form; eine Zug- und/oder Druckfestigkeit und/oder eine Elastizität.
  • Die Test-Segmente können im Rahmen der Validierung eines additiven Fertigungsprozesses dazu verwendet werden, ein Testteil zu bilden, das in effizienter Weise ausgemessen werden kann (in Bezug auf ein oder mehrere (mechanische) Eigenschaften). Des Weiteren kann das Testteil dazu genutzt werden, zu überprüfen, ob das entsprechende Bauteil in ein Erzeugnis (z.B. in ein Fahrzeug) verbaut werden kann. Das Testteil kann dabei als Platzhalter für das zu fertigende Bauteil verwendet werden.
  • Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Istwertes zumindest einer Eigenschaft des Test-Segmentes. Die Eigenschaft kann z.B. eine mechanische Eigenschaft, etwa eine Zug- und/oder Druckfestigkeit des Test-Segments und/oder eine Elastizität des Test-Segments, umfassen bzw. sein. Der Istwert kann im Rahmen einer Messung an dem Test-Segment erfasst werden.
  • Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln eines Zustands des Fertigungsprozesses in Abhängigkeit von dem Istwert und in Abhängigkeit von einem Referenzwert für die Eigenschaft des Test-Segments. Der Referenzwert der Eigenschaft des Test-Segments kann dabei im Vorfeld zu der Fertigung der Gesamtmenge von Bauteilen ermittelt, insbesondere durch ein oder mehrere Messungen erfasst, werden. Dabei können der Istwert und der Referenzwert verglichen werden, um den Zustand des Fertigungsprozesses zu ermitteln.
  • Als Zustand kann insbesondere ermittelt werden, ob eine (lokale) Beeinträchtigung des Fertigungsprozesses bzw. der Fertigungsanlage vorliegt oder nicht. Des Weiteren kann ggf. auf Basis der ein oder mehreren überprüften Eigenschaften des Test-Segments ein Typ der Beeinträchtigung ermittelt werden. Außerdem kann ermittelt werden, ob ein gefertigtes Bauteil aufgrund des Zustands des Fertigungsprozesses eine Beeinträchtigung aufweist oder nicht.
  • Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren ermöglicht es somit, in effizienter und präziser Weise einen additiven Fertigungsprozess zu überwachen, und ggf. Gegenmaßnahmen einzuleiten, um eine Beeinträchtigung des Fertigungsprozesses zumindest teilweise zu kompensieren.
  • Insbesondere können zumindest ein Betriebsparameter des Fertigungsprozesses und/oder der Fertigungsanlage zur Durchführung des Fertigungsprozesses in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand angepasst werden. Des Weiteren kann eine Position, insbesondere eine Rasterzelle, des Test-Segments innerhalb des Überwachungs-Bauteils ermittelt bzw. identifiziert werden. Mit anderen Worten, es kann die Position einer Beeinträchtigung des Fertigungsprozesses bzw. der Fertigungsanlage ermittelt werden. Der Betriebsparameter kann dann in Abhängigkeit von der Position angepasst werden. So kann die Qualität der gefertigten Bauteile in effizienter Weise stabil gehalten oder erhöht werden.
  • Die ein oder mehreren Betriebsparameter, die angepasst werden können, können umfassen: eine Temperatur bzw. Temperaturverteilung der Fertigungsanlage; einen Betriebsparameter zur Ansteuerung eines Bewegungsmittels zur Bewegung eines Druckkopfes und/oder einer Energiequelle der Fertigungsanalage; eine Eigenschaft und/oder eine Zusammensetzung einer Druckmasse und/oder eines (pulverförmigen) Materials (z.B. Kunststoff oder Metall) zur Fertigung eines Bauteils; ein Energieeintrag durch eine Energiequelle (z.B. durch einen Laser, eine Infrarotquelle, eine Belichtungseinheit) der Fertigungsanlage; eine Verfahrgeschwindigkeit der Energiequelle der Fertigungsanlage; einen Parameter eines Materialablagesystems, insbesondere eine Schichtdicke von abgelegtem Material und/oder eine Auftragsgeschwindigkeit von Material zur Herstellung einer Materialschicht; das Sperren zumindest eines Teilbereichs der Fertigungsanlage; und/oder einen Betriebsparameter zur Ansteuerung eines Druckkopfes der Fertigungsanalage zum Ausstoß bzw. zum Auftrag von Druckmasse im Rahmen der Fertigung eines Bauteils.
  • Das Test-Segment bzw. das entsprechende Bauteil-Segment können ein bestimmtes Volumen aufweisen. In Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand des Fertigungsprozesses bzw. der Fertigungsanlage kann dann eine Untersuchung mit erhöhter örtlicher Auflösung vorgenommen werden (z.B. wenn eine Beeinträchtigung an der Position bzw. der Rasterzelle des Test-Segments detektiert wurde). Zu diesem Zweck kann das Volumen des Test-Segments in Teilvolumina für eine Mehrzahl von Test-Teilsegmenten aufgeteilt werden. Es kann dann ein modifiziertes Überwachungs-Bauteil produziert werden, bei dem das Test-Segment durch zumindest einen Teil der Mehrzahl von Test-Teilsegmenten ersetzt wurde. Der Zustand des Fertigungsprozesses bzw. der Fertigungsanlage können dann auf Basis des modifizierten Überwachungs-Bauteils ermittelt werden (z.B. durch Messung der Istwerte für ein oder mehrere Eigenschaften der Test-Teilsegmente und durch Vergleich mit entsprechenden Referenzwerten). So kann in effizienter Weise eine präzise Lokalisierung von Beeinträchtigungen eines additiven Fertigungsprozesses ermöglicht werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass ein in dem verfügbaren Baubereich einer Fertigungsanlage gefertigtes Bauteil bzw. Überwachungs-Bauteil ein Baujob bzw. ein Überwachungs-Baujob sein kann, der mehrere Bauteile bzw. Testteile aufweist. Insbesondere können die einzelnen Bauteil-Segmente bzw. Testteil-Segmente jeweils eigenständige Bauteile bzw. Testteile darstellen, die im Anschluss an den Fertigungsprozess innerhalb der Fertigungsanlage voneinander getrennt werden können (und ggf. separat voneinander verwendet werden können). Dabei können die einzelnen Bauteil-Segmente (bzw. Bauteile) jeweils unterschiedlich voneinander sein.
  • Im Rahmen des Verfahrens kann somit ein Überwachungs-Bauteil bzw. ein Überwachungs-Baujob gefertigt werden, wobei bei dem Überwachungs-Baujob (im Vergleich zu einem normalen Baujob) zumindest ein Bauteil-Segment bzw. zumindest ein Bauteil durch ein Test-Segment bzw. durch ein Testteil ersetzt wurde. Das zumindest eine Test-Segment bzw. Testteil kann dann isoliert werden und es kann der Istwert zumindest einer Eigenschaft des (isolierten bzw. getrennten bzw. eigenständigen) Test-Segmentes bzw. Testteils ermittelt werden. Der Zustand des Fertigungsprozesses kann dann in Abhängigkeit von dem Istwert und in Abhängigkeit von einem Referenzwert für die Eigenschaft des Test-Segments bzw. des Testteils ermittelt werden. So kann der Fertigungsprozess überwacht und/oder (re-) qualifiziert werden, insbesondere in Bezug auf den Teilbereich bzw. die Rasterzelle der Fertigungsanlage, in dem das Test-Segment bzw. das Testteil gefertigt wurde.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren und Vorgehen auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit für eine Fertigungsanlage für einen additiven Fertigungsprozess beschrieben, die eingerichtet ist, das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • 1 einen beispielhaften 3D Drucker als Beispiel für eine additive Fertigungsanlage;
    • 2a ein beispielhaftes Raster für ein Bauteil;
    • 2b eine beispielhafte Aufteilung eines Bauteils bzw. eines Baujobs in eine Vielzahl von Bauteil-Segmenten;
    • 2c ein beispielhaftes Testteil (bzw. Testjob) mit einer Vielzahl von Test-Segmenten;
    • 2d ein Überprüfungs-Bauteil bzw. ein Überprüfungs-Baujob mit einzelnen Test-Segmenten;
    • 2e ein beispielhaftes Test-Segment; und
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Überwachung eines additiven Fertigungsprozesses.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und effizienten Überwachung der Fertigungsqualität eines additiven Fertigungsprozesses. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften (3D-) Druckers 100 zur Herstellung eines Bauteils 105, als Beispiel für eine Fertigungsanlage 100 für einen additiven Fertigungsprozess. Der Drucker 100 umfasst einen Druckkopf 120, der mit Bewegungsmitteln 106 (z.B. entlang einer Schiene) an unterschiedliche Stellen über einer Druckfläche bzw. Ablagefläche 104 positioniert werden kann. Der Druckkopf 120 kann durch eine Steuereinheit 107 des Druckers 100 angesteuert werden.
  • Die Steuereinheit 107 kann ein 3D (drei-dimensionales) Modell eines zu fertigenden Bauteils 105 ermitteln. Des Weiteren kann die Steuereinheit 107 den Druckkopf 120 und die Bewegungsmittel 106 in Abhängigkeit von dem 3D Modell ansteuern, um ein Bauteil 105 auf der Ablagefläche 104 zu drucken, das eine dem 3D Modell entsprechende Form aufweist. Zu diesem Zweck können die Bewegungsmittel 106 eingerichtet sein, den Druckkopf 120 parallel über der Ablagefläche 104 (d.h. in X- und in Y-Richtung) zu bewegen. Des Weiteren können die Bewegungsmittel 106 eingerichtet sein, den Abstand zwischen Druckkopf 120 und Ablagefläche 104 zu verändern (d.h. den Druckkopf 120 in Z-Richtung zu bewegen). Das 3D Modell kann für jeden zu druckenden Punkt bzw. für jedes aufzubringende Bauteilelement anzeigen,
    • • die Menge an aufzubringender Druckmasse 108;
    • • die Position, an der Druckmasse 108 aufgebracht werden soll (d.h. die X-, Y- und/oder Z-Koordinaten für den Druckkopf 120); und/oder
    • • ein oder mehrere Randbedingungen, wie z.B. die Temperatur an der Position des Druckelements.
  • Die Ablagefläche 104 kann in einem temperierbaren Raum 103 (z.B. in einem Ofen) angeordnet sein. Die Steuereinheit 107 kann eingerichtet sein, einen Temperierungsprozess des Bauteils 105 in dem Raum 103 zu steuern. Insbesondere kann die Temperatur des Raums 103 gesteuert bzw. geregelt werden, z.B. um das Bauteil 105 zu erwärmen und/oder zu kühlen.
  • Der Druckkopf 120 ermöglicht es, eine Kartusche 102 mit Druckmasse 108 (z.B. aus Kunststoff) aufzunehmen. Die Druckmasse 108 kann mittels eines Aktuators 110 des Druckkopfs 120 über eine Düse 101 aus der Kartusche 102 extrudiert und/oder herausgedrückt werden. Die Düse 101 kann Teil der Kartusche 102 sein.
  • 1 zeigt einen 3D-Drucker 100 als Beispiel für ein additives Fertigungsverfahren. Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte sind in entsprechender Weise auch auf andere additive Fertigungsverfahren anwendbar, insbesondere auf DLS, SLS, SLM und/oder MJF Verfahren. Insbesondere sind die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte auf Fertigungsverfahren anwendbar, bei denen ein Bauteil bzw. eine Gruppe von Bauteilen (innerhalb eines Baujobs) schichtweise oder ansatzweise schichtweise aus Material aufgebaut wird.
  • Dabei kann der Druckkopf 120 z.B. eingerichtet sein, einen Laserstrahl oder eine anderweitige Energiequelle auf (ggf. pulverförmige) Druckmasse bzw. Material 108 zu richten, um punkt- und/oder bereichsweise Druckmasse bzw. Material 108 zu schmelzen, und so nach und nach bzw. schichtweise ein Bauteil 105 aufzubauen. Mit anderen Worten, der Druckkopf 120 kann eine Energiequelle sein bzw. umfassen, wobei die Energiequelle eingerichtet ist, punkt- und/oder bereichsweise Energie auf eine Materialschicht zu richten, um das Material punkt- und/oder bereichsweise an einem Bauteil 105 zu fixieren.
  • Beispielsweise kann durch ein Materialablagesystem eine Schicht eines (pulverförmigen) Materials aufgebracht werden. Es kann dann mittels einer verfahrbaren Energiequelle (entsprechend einem Druckkopf 120) punkt- und/oder bereichsweise Energie auf die Materialschicht gerichtet werden, um das Material punkt- und/oder bereichsweise an einem Bauteil 105 zu fixieren. Anschließend kann eine weitere Materialschicht aufgebracht und der Prozess wiederholt werden. So kann schichtweise ein Bauteil 105 aufgebaut werden.
  • Bei der Durchführung eines additiven Fertigungsverfahrens können Bedingungen zeitlich und/oder örtlich variieren, wobei durch die Änderung von ein oder mehreren Bedingungen ein oder mehrere (insbesondere mechanische) Eigenschaften eines gefertigten Bauteils 105 verändert werden können. Beispielhafte Bedingungen sind
    • • die Temperatur, insbesondere eine örtliche und/oder zeitliche Verteilung der Temperatur, in dem Raum 103, in dem das additive Fertigungsverfahren durchgeführt wird; und/oder
    • • eine Eigenschaft (z.B. die Zusammensetzung und/oder die Viskosität) der Druckmasse 108; und/oder
    • • die Positionierungsgenauigkeit des Bewegungsmittels 106; und/oder
    • • eine (Teil-) Verstopfung der Düse 101; und/oder
    • • Schwankungen der Energie eines von einem Druckkopf 120 bzw. von einer Energiequelle bewirkten Energieeintrags; und/oder
    • • Schwankungen einer Eigenschaft einer Materialschicht (wie z.B. die Schichtdicke).
  • Die durch ein oder mehrere geänderte Bedingungen des additiven Fertigungsverfahrens bewirkten (ggf. örtlich begrenzten) Änderungen von ein oder mehreren Eigenschaften eines Bauteils 105 können ggf. derart sein, dass eine fehlerhafte Eigenschaft (z.B. eine unzureichende Zugfestigkeit) nicht durch effiziente Messverfahren (z.B. durch optische Inspizierung) erkannt werden kann. Folglich ist die Qualitätssicherung von Bauteilen 105, die zumindest teilweise durch ein additives Fertigungsverfahren gefertigt wurden, nur mit einem relativ hohen Aufwand möglich. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der Aufgabe, eine effiziente Qualitätssichtung für Bauteile 105 bereitzustellen, die zumindest teilweise mit einem additiven Fertigungsverfahren gefertigt werden.
  • Typischerweise wird ein Bauteil 105 in einem additiven Fertigungsverfahren schichtweise hergestellt. Dabei können die Bedingungen bei einem additiven Fertigungsverfahren insbesondere entlang der X/Y-Ebene, d.h. parallel zu der Ablagefläche 104, variieren. Die X/Y-Ebene kann, wie in 2a, dargestellt, in ein Raster 200 mit einer Vielzahl von Rasterzellen 201 aufgeteilt werden. Ein drei-dimensionales Bauteil 105 kann in entsprechender Weise in eine Vielzahl von Bauteil-Segmenten 205 unterteilt werden (wie in 2b dargestellt). Dabei kann jede Rasterzelle 201 genau einem Bauteil-Segment 205 entsprechen.
  • Insbesondere kann ein Bauteil-Segment 205 innerhalb der X/Y-Ebene die Fläche einer entsprechenden Rasterzelle 201 aufweisen. Des Weiteren kann sich das Bauteil-Segment 201 aufgehend von der Rasterzelle 201 parallel zu der Z-Achse erstrecken. Die Segmentierung eines Bauteils 105 in eine Vielzahl von Bauteil-Segmenten 205 kann sich dabei ggf. aus der Form und/oder der Zusammensetzung des Bauteils 105 ergeben. Insbesondere kann sich die Größe der Rasterzellen 201 aus der Form und/oder der Zusammensetzung des Bauteils 105 ergeben.
  • Im Rahmen der Vorbereitung der Fertigung von Bauteilen 105 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens erfolgt typischerweise eine Maschinefähigkeitsuntersuchung (MFU) und/oder eine Prozessfähigkeitsuntersuchung (PFU). Dabei können mittels des additiven Fertigungsverfahrens Testteile 220 hergestellt werden (siehe 2c), wobei ein Testteil 220 eine Vielzahl von Test-Segmenten 210 bzw. Prüfkörpern aufweist. Dabei kann ein Test-Segment 210 jeweils einem Bauteil-Segment 205 des zu fertigenden Bauteils 105 entsprechen. Mit anderen Worten, die einzelnen Bauteil-Segmente 205 können durch entsprechende Test-Segmente 210 ersetzt werden, um das Testteil 220 zu bilden.
  • Ein Test-Segment 210 weist typischerweise eine andere Form auf als ein entsprechendes Bauteil-Segment 205. Andererseits kann das Test-Segment 210 Werte für ein oder mehrere mechanische Eigenschaften (z.B. Spannungsfestigkeit, Elastizität, etc.) aufweisen, die den Werten für die ein oder mehreren mechanischen Eigenschaften des entsprechenden Bauteil-Segments 205 entsprechen. Des Weiteren können die Test-Segmente 210 eine Größe in X, Y, und/oder Z Richtung aufweisen, so dass durch die Test-Segmente 210 ein Testteil 220 mit einer Form gebildet wird, die der Form des Bauteils 105 entspricht. Beispielsweise kann das Testteil 220 derart sein, dass durch das Testteil 220 im Wesentlichen der gleiche Bauraum eingenommen wird, wie durch das zu fertigende Bauteil 105.
  • 2e zeigt ein beispielhaftes Test-Segment 210. Das Test-Segment 210 kann beispielsweise ein oder mehrere Zugstäbe 211 aufweisen. Die Verwendung von ein oder mehreren Zugstäben 211 ist vorteilhaft, da ein Zugstab 211 eine effiziente Messung der Werte von ein oder mehreren (insbesondere mechanischen) Eigenschaften ermöglicht. Es können auch andere Formen von Test-Segmenten 210 bzw. Probekörpern verwendet werden. Der gewählte Probekörper bzw. ein gewähltes Test-Segment 210 kann von den Bauteileigenschaften des entsprechenden Bauteil-Segments 205 abhängen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die einzelnen Bauteil-Segmente 205 eines Bauteils 105 selbst eigenständige Bauteile darstellen können. Mit anderen Worten, in den unterschiedlichen Teilbereichen bzw. Rasterzellen 201 einer Fertigungsanlage 100 können ggf. zumindest teilweise unterschiedliche Bauteile gefertigt werden (die in diesem Dokument als Bauteil-Segmente 205 bezeichnet werden). Die einzelnen Bauteil-Segmente 205 können ggf. im Anschluss an den Fertigungsprozess voneinander getrennt und separat verwendet werden. In einem solchen Fall kann ein im verfügbaren Baubereich 200 einer Fertigungsanlage 100 gefertigtes Bauteil 105 bzw. gefertigtes Testteil 220 als Baujob bzw. als Testjob bezeichnet werden. Die einzelnen Bauteil-Segmente 205 bzw. Test-Segmente 210 können dann als Bauteile bzw. Testteile bezeichnet werden.
  • In Vorbereitung auf den Produktionsprozess für ein Bauteil 105 können Referenzwerte für ein oder mehrere Eigenschaften für jeden der Vielzahl von Test-Segmenten 210 festgelegt und/oder ermittelt werden. Dabei können die Referenzwerte für ein Test-Segment 210 den Sollwerten für die ein oder mehreren Eigenschaften des entsprechenden Bauteil-Segments 205 entsprechend. Die Referenzwerte können dann im laufenden Produktionsprozess dazu verwendet werden, den Zustand der Anlage 100 für das additive Fertigungsverfahren zu ermitteln bzw. zu überprüfen.
  • In einem Produktionsprozess zur Produktion von Bauteilen 105 eines bestimmten Bauteiltyps können wiederholt ein oder mehrere Bauteil-Segmente 205 durch ein oder mehrere Test-Segmente 210 ersetzt werden. Dies ist beispielhaft in 2d dargestellt. Insbesondere zeigt 2d ein Bauteil 235, das an drei unterschiedlichen Positionen (bzw. Rasterzellen 201) Test-Segmente 210 anstelle der Bauteil-Segmente 205 aufweist. Ein Bauteil 235, das an ein oder mehreren Rasterzellen 201 Test-Segmente 210 anstelle von Bauteil-Segmenten 205 aufweist, wird in diesem Dokument auch als Überprüfungs-Bauteil bezeichnet.
  • Im Anschluss an die Fertigung eines Überprüfungs-Bauteils 235 mit ein oder mehreren Test-Segmenten 210 können für jedes Test-Segment 210 Istwerte der ein oder mehreren Eigenschaften erfasst werden (durch geeignete Testverfahren). Die Istwerte der ein oder mehreren Eigenschaften für ein Test-Segment 210 können dann mit den Referenzwerten der ein oder mehreren Eigenschaften für dieses Test-Segment 210 verglichen werden. Der Zustand der Fertigungsanlage 100 kann dann auf Basis des Vergleichs ermittelt werden. Ggf. kann ein Betriebsparameter der Fertigungsanalage 100 in Abhängigkeit von dem Vergleich angepasst werden.
  • Beispielsweise kann erkannt werden, dass der Istwert für zumindest eine Eigenschaft für zumindest ein Test-Segment 210 von dem entsprechenden Referenzwert abweicht. Auf Basis der Rasterzelle 201 des Test-Segments 210 kann der Ort der Beeinträchtigung des additiven Fertigungsverfahrens ermittelt werden. Des Weiteren kann ein Betriebsparameter des additiven Fertigungsverfahrens angepasst werden, um die lokale Beeinträchtigung des additiven Fertigungsverfahrens zumindest teilweise zu kompensieren.
  • Im Rahmen eines Fertigungsprozesses für eine Vielzahl von Bauteilen 105 können wiederholt (z.B. bei jedem Kten Bauteil 105, z.B. K=5, 10 oder mehr) ein oder mehrere Bauteil-Segmente 205 durch Test-Segmente 210 ersetzt werden. Dabei können die Rasterzellen 201 der ausgetauschten Bauteil-Segmente 205 jeweils verändert werden, um zu gewährleisten, dass nach einer bestimmten Anzahl N von gefertigten Bauteilen 205 alle Bauteil-Segmente 205 zumindest einmal durch ein Test-Segment 210 ausgetauscht wurden. Beispielsweise können in jedem Kten Bauteil 105 Q (z.B. Q=1, 2, 5, 10 oder mehr) Bauteil-Segmente 205 durch Test-Segmente 210 ausgetauscht werden, so dass N=Q·K. Alternativ oder ergänzend können die Positionen bzw. Rasterzellen 201 der ein oder mehreren ausgetauschten Bauteil-Segmente 205 zufällig bzw. randomisiert ausgewählt werden.
  • Nach einer erfolgreichen Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MFU) und/oder Prozessfähigkeitsuntersuchung (PFU) können somit die geprüften Positionen bzw. Rasterzellen 201 und die gemessenen Werte von ein oder mehreren Eigenschaften für die unterschiedlichen Rasterzellen 201 in einer Datenbank abgelegt werden. Dabei können beispielsweise die Mittelwerte von Messungen von ein oder mehreren relevanten Eigenschaften gebildet und als Referenzwerte gespeichert werden.
  • Bei der Belegung von Positionen bzw. Rasterzellen 201 im Rahmen der Serienfertigung von Bauteilen 105 eines bestimmten Bauteiltyps können (z.B. randomisiert) einzelne Positionen bzw. Rasterzellen 201 mit Prüfkörpern 210 belegt werden. Diese Positionen bzw. Rasterzellen 201 (d.h. insbesondere die Prüfkörper 210 an diesen Positionen) können anschließend geprüft und die ermittelten Istwerte von ein oder mehreren Eigenschaften können mit den Referenzwerten verglichen werden. So kann der Zustand einer Fertigungsanlage 100 ermittelt werden. Insbesondere können ein oder mehrere Positionen bzw. Rasterzellen 201 identifiziert werden, an denen ein Fertigungsproblem vorliegt.
  • Die randomisierte Belegung von unterschiedlichen Positionen bzw. Rasterzellen 201 mit Prüfkörpern bzw. Test-Segmenten 210 ist vorteilhaft, da so die Prüfkörper bzw. Test-Segmente 210 sowohl für die Qualitätskontrolle als auch für die Qualifizierung des Bauraums einer Fertigungsanlage 100 verwendet werden können. Die randomisierte Belegung von unterschiedlichen Positionen bzw. Rasterzellen 201 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die einzelnen Bauteil-Segmente 205 eines gefertigten Überprüfungs-Bauteils 235 selbst jeweils eigenständige Bauteile darstellen. In einem solchen Fall kann ein Überprüfungs-Bauteil 235 alternativ als Überprüfungs-Baujob bezeichnet werden (während die einzelnen Bauteil-Segmente 205 jeweils Bauteile und die einzelnen Test-Segmente 210 jeweils Testteile darstellen).
  • Bei einer möglichen Abweichung zwischen einem gemessenen Istwert und einem Referenzwert kann eine genauere Untersuchung der betroffenen Rasterzelle 201 durchgeführt werden. Ggf. kann eine Rasterzelle 201 in Teilzellen unterteilt werden. Zu diesem Zweck kann ein Bauteil-Segment 205 in mehrere Bauteil-Teilsegmente unterteilt werden. In entsprechender Weise kann ein Test-Segment 210 in mehrere Test-Teilsegmente unterteilt werden. Es können dann für die identifizierte Rasterzelle 201 ein oder mehrere Bauteil-Teilsegmente durch Test-Teilsegmente ersetzt werden. Es kann somit ein verfeinertes Netz zur Datengenerierung erzeugt werden (Einzelpositionsprüfung). Es kann somit eine hierarchische Suche nach der Position eines Herstellungsfehlers erfolgen.
  • Wenn ein Produktionsfehler detektiert und ggf. lokalisiert wurde, so kann in Reaktion darauf ggf. die Fertigungsanalage 100 oder ein Anlagenbereich gesperrt werden, um die Produktion von Ausschuss zu vermeiden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Überwachung eines additiven Fertigungsprozesses für die sequentielle Fertigung einer Gesamtmenge von Bauteilen 105. Insbesondere können in einer Fertigungsanlage 100 sequentiell Bauteile 105 eines einheitlichen Bauteiltyps gefertigt werden. Dabei kann das zu fertigende Bauteil 105 in eine Vielzahl von Bauteil-Segmenten 205 unterteilt sein. Das Verfahren 300 kann durch eine Steuereinheit 107 der Fertigungsanlage 100 ausgeführt werden. So kann eine automatische Überwachung der Fertigungsqualität ermöglicht werden. Des Weiteren kann so eine automatische Anpassung zumindest eines Betriebsparameters der Fertigungsanlage 100 durchgeführt werden, um eine gleichbleibend hohe Fertigungsqualität zu bewirken.
  • Das Verfahren 300 umfasst, für eine Teilmenge der Gesamtmenge von zu fertigenden Bauteilen 105, das Fertigen 301 eines Überwachungs-Bauteils 235 anstelle des zu fertigenden Bauteils 105. Dabei wird bei dem Überwachungs-Bauteil 235 im Vergleich zu dem zu fertigenden Bauteil 105 zumindest ein Bauteil-Segment 205 durch ein Test-Segment 210 ersetzt. Es kann somit wiederholt, insbesondere periodisch, ein Überwachungs-Bauteil 235 gefertigt werden, bei dem an zumindest einer Position bzw. in zumindest einer Rasterzelle 201 ein (vordefiniertes) Test-Segment 210 eingeführt wird (anstelle des Bauteil-Segments 205). Die Position bzw. die Rasterzelle 201 der ein oder mehreren Test-Segmente 210 kann dabei (z.B. zufällig) verändert werden. Das Test-Segment 210 kann derart ausgebildet sein, dass das Test-Segment 210 eine vereinfachte Messung von Werten von ein oder mehreren (mechanischen) Eigenschaften des Test-Segments 210 ermöglicht (im Vergleich zu dem entsprechenden Bauteil-Segment 205). Insbesondere kann das Test-Segment 210 ein oder mehrere Abschnitte aufweisen, an denen in zuverlässiger und effizienter Weise ein Messgerät angeschlossen werden kann, um den Wert von ein oder mehreren Eigenschaften des Test-Segments 210 zu messen.
  • Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 302 eines Istwertes von zumindest einer (mechanischen) Eigenschaft des Test-Segmentes 210 (z.B. auf Basis einer Messung mittels eines (Kraft-) Messgeräts).
  • Ferner umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 303 eines Zustands des Fertigungsprozesses und/oder der Fertigungsanlage 100 in Abhängigkeit von dem Istwert und in Abhängigkeit von einem Referenzwert für die Eigenschaft des Test-Segments 210. Insbesondere kann der Istwert mit dem Referenzwert verglichen werden. Wenn die Abweichung kleiner als ein Toleranzschwellenwert ist, so kann davon ausgegangen werden, dass keine wesentliche Beeinträchtigung des Fertigungsprozesses (und der gefertigten Bauteile 105) vorliegt. Andererseits kann darauf geschlossen werden, dass eine Beeinträchtigung des Fertigungsprozesses vorliegt. Des Weiteren kann auf Basis der Position bzw. der Rasterzelle 201 des Test-Segments 210 auf den Ort der Beeinträchtigung geschlossen werden.
  • Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann serienbegleitend eine Auswertung des aktuellen Anlagenstatus einer Anlage 100 für ein additives Fertigungsverfahren durchgeführt werden (und ggf. in einer Regelkarte zur Qualitätsüberwachung gespeichert werden). Dabei kann zur Überprüfung des Status ein Vergleich mit Referenzwerten erfolgen. Abweichungen von den Referenzwerten können relativ schnell erkannt werden. Als Folge daraus kann die Fertigungsqualität einer Anlage 100 relativ schnell validiert werden, ohne dabei Stillstandszeiten der Anlage 100 zu verursachen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims (10)

  1. Verfahren (300) zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses für die sequentielle Fertigung einer Gesamtmenge von Bauteilen (105); wobei das Bauteil (105) in eine Vielzahl von Bauteil-Segmenten (205) unterteilt ist; wobei das Verfahren (300) umfasst, für eine Teilmenge der Gesamtmenge von zu fertigenden Bauteilen (105), - Fertigen (301) eines Überwachungs-Bauteils (235), bei dem zumindest ein Bauteil-Segment (205) durch ein Test-Segment (210) ersetzt wurde; - Ermitteln (302) eines Istwertes zumindest einer Eigenschaft des Test-Segmentes (210); und - Ermitteln (303) eines Zustands des Fertigungsprozesses in Abhängigkeit von dem Istwert und in Abhängigkeit von einem Referenzwert für die Eigenschaft des Test-Segments (210), um den Fertigungsprozess zu überwachen und/oder zu qualifizieren.
  2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, wobei bei unterschiedlichen Überwachungs-Bauteilen (235) der Teilmenge von Bauteilen (105) zumindest teilweise ein oder mehrere unterschiedliche Bauteil-Segmente (205) durch ein oder mehrere Test-Segmente (210) ersetzt werden.
  3. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - ein Bauteil (105) N Bauteil-Segmente (205) umfasst; und - in einem Überwachungs-Bauteil (235) Q Bauteil-Segmente (205) durch Test-Segmente (210) ersetzt werden, so dass nach N/Q gefertigten Überwachungs-Bauteilen (235) jedes Bauteil-Segment (205) zumindest einmal durch ein Test-Segment (210) ersetzt wurde.
  4. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (300) umfasst, Anpassen eines Betriebsparameters des Fertigungsprozesses und/oder einer Fertigungsanlage (100) zur Durchführung des Fertigungsprozesses in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand.
  5. Verfahren (300) gemäß Anspruch 4, wobei - das Verfahren (300) umfasst, Ermitteln einer Position, insbesondere einer Rasterzelle (201), des Test-Segments (210) innerhalb des Überwachungs-Bauteils (235); und - der Betriebsparameter in Abhängigkeit von der Position angepasst wird.
  6. Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei der Betriebsparameter ein oder mehrere umfasst von, - eine Temperatur der Fertigungsanlage (100); - Energieeintrag durch eine Energiequelle der Fertigungsanlage (100); - Verfahrgeschwindigkeit einer Energiequelle der Fertigungsanlage (100) ; - einen Parameter eines Materialablagesystems, insbesondere eine Schichtdicke von abgelegtem Material und/oder eine Auftragsgeschwindigkeit von Material; - einen Betriebsparameter zur Ansteuerung eines Bewegungsmittels (106) zur Bewegung eines Druckkopfes (120) der Fertigungsanalage (100) ; - eine Eigenschaft und/oder eine Zusammensetzung einer Druckmasse (108) zur Fertigung eines Bauteils (105); - das Sperren zumindest eines Teilbereichs der Fertigungsanlage (100); und/oder - einen Betriebsparameter zur Ansteuerung eines Druckkopfes (120) der Fertigungsanalage (100) zum Ausstoß von Druckmasse (108) im Rahmen der Fertigung eines Bauteils (105).
  7. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - im Rahmen des additiven Fertigungsprozesses ein Bauteil (105) schichtweise aufgebaut wird; - eine Schicht in eine Vielzahl von Rasterzellen (201) unterteilt ist; und - das Bauteil (105) für jede Rasterzelle (201) ein Bauteil-Segment (205) aufweist.
  8. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Test-Segment (210) ein bestimmtes Volumen aufweist; und - das Verfahren (300) umfasst, in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand, - Aufteilen des Volumens des Test-Segments (210) in Teilvolumina für eine Mehrzahl von Test-Teilsegmenten; - Fertigen eines modifizierten Überwachungs-Bauteils (235), bei dem das Test-Segment (210) durch zumindest einen Teil der Mehrzahl von Test-Teilsegmenten ersetzt wurde; und -Ermitteln eines Zustands des Fertigungsprozesses auf Basis des modifizierten Überwachungs-Bauteils (235).
  9. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eigenschaft ein oder mehrere umfasst von, - eine Zug- und/oder Druckfestigkeit des Test-Segments (210); und/oder - eine Elastizität des Test-Segments (210).
  10. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Referenzwert der Eigenschaft des Test-Segments (210) im Vorfeld zu der Fertigung der Gesamtmenge von Bauteilen (105) ermittelt, insbesondere durch ein oder mehrere Messungen erfasst, wird; und/oder - für die Vielzahl von Bauteil-Segmenten (205) eine entsprechende Vielzahl von Test-Segmenten (210) definiert ist; und/oder - die Vielzahl von Test-Segmenten (210) derart definiert ist, dass durch die Vielzahl von Test-Segmenten (210) ein Testteil (220) gebildet wird, das zumindest in Bezug auf ein Merkmal im Wesentlichen dem Bauteil (105) entspricht und/oder gleicht; und - das Merkmal insbesondere umfasst: eine drei-dimensionale Form; eine Zug- und/oder Druckfestigkeit und/oder eine Elastizität.
DE102018206479.2A 2018-04-26 2018-04-26 Verfahren zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses Pending DE102018206479A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018206479.2A DE102018206479A1 (de) 2018-04-26 2018-04-26 Verfahren zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018206479.2A DE102018206479A1 (de) 2018-04-26 2018-04-26 Verfahren zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018206479A1 true DE102018206479A1 (de) 2019-10-31

Family

ID=68205586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018206479.2A Pending DE102018206479A1 (de) 2018-04-26 2018-04-26 Verfahren zur Überwachung und/oder Qualifizieren eines additiven Fertigungsprozesses

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018206479A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486317A1 (de) * 2003-06-10 2004-12-15 The Boeing Company Optimale mechanische und dimensionale Eigenschaften eines teiles hergestellt durch Lasersintern durch thermische Analyse und Parameteroptimierung
EP2420815A2 (de) * 2009-12-03 2012-02-22 The Boeing Company Z-Achsenprüfabschnittstruktur und Verfahren zur Herstellung von Zusatzstoffen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1486317A1 (de) * 2003-06-10 2004-12-15 The Boeing Company Optimale mechanische und dimensionale Eigenschaften eines teiles hergestellt durch Lasersintern durch thermische Analyse und Parameteroptimierung
EP2420815A2 (de) * 2009-12-03 2012-02-22 The Boeing Company Z-Achsenprüfabschnittstruktur und Verfahren zur Herstellung von Zusatzstoffen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3038785B1 (de) Verfahren zur analytischen feststellung von sls-bett-temperaturen
US10639721B2 (en) Systems and methods for additive manufacturing and repair of metal components
Fernandez-Vicente et al. Effect of infill parameters on tensile mechanical behavior in desktop 3D printing
JP6178491B2 (ja) レーザ焼結システムのための改善された粉体の分配
US9802360B2 (en) Platen planarizing process for additive manufacturing system
CN105307840B (zh) 添加制造部件的质量控制
US9383732B2 (en) Method and system for adaptively controlling a laser-based material processing process and method and system for qualifying same
Bellini et al. Liquefier dynamics in fused deposition
JP2015120342A (ja) 放射線検出装置を用いた三次元ワークピースの製造装置及び製造方法
Galantucci et al. Analysis of dimensional performance for a 3D open-source printer based on fused deposition modeling technique
EP3210697A1 (de) Multivariable statistische prozesssteuerung zur generativen fertigung eines laserpulverbetts
Moylan et al. An additive manufacturing test artifact
Grasso et al. Process defects and in situ monitoring methods in metal powder bed fusion: a review
US20160339519A1 (en) In-process monitoring of powder bed additive manufacturing
CN105828984A (zh) 用于生产三维部件的方法
US10207489B2 (en) Systems and methods for additive manufacturing operations
JP2018536560A (ja) 付加製造プロセスおよび装置のための機械制御
CN101203818B (zh) 用于控制用来生产具有空间相关特性的产品的具有空间相关条件的工艺的方法及系统
Kim et al. A review on quality control in additive manufacturing
US20180143147A1 (en) Optical-coherence-tomography guided additive manufacturing and laser ablation of 3d-printed parts
CN105939839B (zh) 用于改进地控制在生成式层构建过程中的能量输入的方法和设备
CN105209192A (zh) 增材制造中的局部污染检测
US20180329395A1 (en) System and Method for Additive Manufacturing with Layer-by-Layer Curing
AU2014204284B2 (en) Object production using an additive manufacturing process and quality assessment of the object
US20150037601A1 (en) Method of manufacturing a component

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified