Qualitätskontrolle für die Lasermetallabscheidung
Die LMD-Technologie hat große Vorteile wir etwa die fast vollständige Vermeidung von Materialabfall bei der Herstellung. Außerdem ermöglicht sie die einfache Bearbeitung von im Vergleich zu Stahl weniger dichten Materialien wie Aluminium oder Titan. Das EU-geförderte Projekt INTRAPID (Innovative inspection techniques for laser powder deposition quality control) entwickelte drei ZfP-Verfahren zur Prüfung von Bauteilen und Komponenten, die durch additive Fertigungsverfahren hergestellt wurden, insbesondere durch LMD. Die Basis dafür bildeten Laserultraschall, Wirbelstrom- und Laser-Thermographie zur Messung von Oberflächenverzerrung. Jede Methode basiert auf einem anderen physikalischen Prinzip und testet sehr kleine Teilbereiche, wodurch sie angepasst werden konnten, um Teile von beliebiger Form oder Größe zu testen. Das Projekt begann mit der erfolgreichen Produktion der Anforderungsspezifikationen und der Herstellung von Referenzproben mittels Elektronenstrahlen mit hoher Helligkeit. Auch Testproben mit natürlichen Mängeln wurden auf Basis von ausgewählten Parametern gefertigt. Die drei ZfP-Verfahren wurden mithilfe von Modellierung sowie praktischen und experimentellen Daten optimiert. Die Laserultraschall-Modellierung half dabei, die Oberflächenwegamplituden und andere Parameter für die Referenzproben festzulegen. Die Ergebnisse wurden durch experimentelle Ergebnisse bestätigt. Die Modellierung des Wirbelstromverfahrens ergab, dass sich für Spulen mit kleinerem Durchmesser eine geringere Empfindlichkeit für eingebettete Mängel ergeben würde. Um diese Einschränkung zu überwinden, entwickelten die Forscher Impedanzanpassungsschaltungen und ein Verfahren für die Herstellung von kleinen Spulen. Die MD-Technologie wurde erfolgreich für Reparatur, Beschichtungen, Hybrid- und dreidimensionale 'Near-Net-Shape'-Herstellung von kleinen komplizierten Teilen eingesetzt. Die Ermöglichung einer zuverlässigen Qualitätskontrolle durch ZfP wird die Verwendung von LMD bei der Herstellung von Spezialkomponenten, vor allem in der Automobil-, Luftfahrt- und Implantat-Industrie, fördern. Derzeit haben die Märket für die Guss- und Schmiedefertigung ein Volumen von mehreren Milliarden weltweit und ein stetiges Marktwachstum von 10% bis 15% pro Jahr. Erfolgreiche Projektergebnisse werden daher die Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten kleinen und mittleren Unternehmen verbessern, auch dank eines signifikanten Reduzierens des Abfalls und des Energieverbrauchs bei der Herstellung.
Schlüsselbegriffe
Lasermetallabscheidung, Qualitätskontrolle, zerstörungsfreie Prüfung, INTRAPID-Laserultraschall, Wirbelstrom, Laser-Thermographie, Laserultraschall, Abfallreduzierung, Energieeinsparung