Kostengünstige Laserfertigung durch modernste Prüfmethoden
Die kostengünstige Herstellung und Validierung von Miniaturkomponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie für die Automobilindustrie hat dank eines kürzlich abgeschlossenen EU-finanzierten Projekts deutliche Fortschritte gemacht. Es wurde eine Reihe von Systemen für die schnelle Inline-Prüfung der Laserpulverschichten entwickelt und getestet, wobei modernste zerstörungsfreie Prüfverfahren zum Einsatz kamen. Die Verbesserungen der Technologie des Laserauftragsschweißens im Laufe der letzten 20 Jahre haben dazu geführt, dass es in immer mehr Bereichen eingesetzt wird. Hierzu gehören Fertigung, Reparatur und Beschichtung kleiner, komplexer Teile, die in Flugzeug- und Automotoren verbaut werden können. Bei dem Prozess wird mit einem Laserstrahl auf einem metallischen Substrat ein Schmelzbad gebildet, dem Pulver zugesetzt wird. Das Pulver schmilzt und bildet eine Schicht, die sich dann per Fusion mit dem Substrat verbindet. Die erforderliche Geometrie wird dann Schicht um Schicht aufgebaut. Die Schichten sind je nach dem verwendeten Verfahren entweder 300 Mikron oder 20 bis 50 Mikron stark. Sowohl der Laser als auch die Düse, aus dem das Pulver zugegeben wird, werden häufig mittels Roboterarm gesteuert. Die Technologie hat erhebliche potenzielle Vorteile gegenüber herkömmlichen Gießverfahren, weil sie nämlich die Herstellung kleiner Teile mit internen Merkmalen ermöglicht. Bisher war die Anwendung dieser Technologie jedoch relativ eingeschränkt, da eine ständige Überwachung notwendig ist, da andernfalls keine fehlerfreie Produktion gewährleistet werden kann. Daher wollte das zweijährige, von der EU finanzierte Projekt INTRAPID (Innovative inspection techniques for laser powder deposition quality control) den Prüfprozess verbessern. Das oberste Ziel bestand darin, die Technologie sehr viel kostengünstiger zu machen, indem Prüfprozesse ermittelt werden, die komplexe Vorgänge bewältigen können. Das Projekt konzentrierte sich auf drei zerstörungsfreie Testverfahren - Laserultraschall (wobei Laser Ultraschallwellen erzeugen und erkennen), Wirbelstrom (elektrische Ströme, die durch ein wechselndes magnetisches Feld erzeugt werden) und Laserthermographie (Erkennung der Infrarotstrahlung des elektromagnetischen Spektrums). Diese Systementwürfe wurden ausgewählt, weil jeder ein geringes Prüfausmaß hat, was für die Prüfung einer dünnen Auftragsschicht entscheidend ist. Abschließende Demonstrationen der neuen Methoden fanden im August 2013 statt und zeigten alle drei Verfahren in der Praxis, indem sie abwechselnd an dem Roboter angebracht wurden, der den Auftrag durchführte. Um die Prüfleistung zu ermitteln, stellten die Forscher eine Vielzahl von Referenzproben aus verschiedenen Materialien und in unterschiedlichen Formen her, die Fertigungsfehler aufwiesen. Diese wurden dann von den Prüfsystemen aufgespürt. Dem Projektteam ist der Nachweis gelungen, dass die Prüfung dem Auftragsvorgang durch eine einfache Umsetzung der Roboterbewegung folgen kann. Im Rahmen des Projekts wurde außerdem eine Spezialausrüstung in Verbindung mit einer neuen Software-Suite entwickelt. Das INTRAPID-Projekt wurde in Zusammenarbeit zwischen europäischen KMU und Forschungseinrichtungen durchgeführt. Es wurde im August 2013 abgeschlossen und erhielt EU-Fördermittel in Höhe von 1 122 700 EUR.Weitere Informationen sind abrufbar unter: INTRAPID http://www.intrapid.eu Projektdatenblatt
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Vereinigtes Königreich