Intelligente Deformationskompensation im 3D-Druck – IDe3D

Die aus dem Werkzeug- und Prototypenbau bekannten additiven Fertigungstechnologien werden in Zukunft vermehrt für die Herstellung funktioneller Serienbauteile genutzt. Neben der Wirtschaftlichkeit eines Verfahrens sind die Maßhaltigkeit und die Reproduzierbarkeit additiv gefertigter Bauteile ein wesentliches Kriterium für die Qualifizierung der Technologie. Das pulverbasierte 3D-Druckverfahren bietet aufgrund niedriger Material- und Prozesskosten ein hohes wirtschaftliches Potenzial. Die selektive Verfestigung einer Bauteilschicht mittels Einbringen eines Binders führt allerdings zu Schwund und kann Deformationen hervorrufen. Durch gezielte Kompensation dieser Fehler und die damit erreichbare Verbesserung der Maßhaltigkeit kann der wirtschaftliche Vorteil des 3D-Druckens verstärkt werden.

Ziel dieses Projekts war es, ein Kompensationswerkzeug für den 3D-Druckprozess zu entwickeln und dieses direkt in die Anlagensteuerung zu integrieren. Mögliche Geometrieabweichungen sollten zunächst erfasst und mittels softwaretechnischer Vorskalierung reduziert werden. Damit sollte die Bauteilqualität und insbesondere die Maßhaltigkeit signifikant verbessert werden.

Dafür wurden im Rahmen des Projekts zunächst reproduzierbare Geometrieabweichungen im 3D-Druck durch die Anfertigung von Referenzbauteilen und unter Berücksichtigung einer systematischen Parametervariation aufgenommen und charakterisiert. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden Simulationsmodelle erzeugt, welche die Deformation und das Bauteilverhalten abbilden. Anhand der gewonnenen Erfahrungswerte und der Ergebnisse der Simulationsläufe wurden Korrekturstrategien erarbeitet und an Refererenzbauteilen getestet. Die ausgewählte Strategie soll nun in die Anlagensoftware implementiert und deren Anwendbarkeit auf relevante Bauprozesse gezeigt werden.