Dichtebestimmung im Bereich additiver Fertigung

So vielseitig die Möglichkeiten für die Fertigung sind, so variantenreich sind auch die entstehenden Bauteile. Der Aufwand die Dichte eines solchen Werkstücks zu ermitteln, steigt mit dessen Komplexität. Da gedruckte Bauteile häufig keine Vollvolumenkörper sind, sondern über eine interne Stützstruktur verfügen, werden bei der Konstruktion theoretische Kontrollwerte ermittelt, die als Referenz für die Nachbetrachtung der Untersuchung genutzt werden. In der Regel werden dafür definierte Referenzquader gedruckt, die im Anschluss durch händische Messungen oder zeitintensive Schliffbildanalysen Aufschluss über die Dichte des komplexen Werkstücks geben. Mittels Relativverfahren wird die ermittelte Dichte des Quaders der des Bauteils gleichgesetzt und mit den ermittelten Daten aus CAD-Modellen verglichen. Mögliche Abweichungen durch Fehler der Stützstruktur können somit häufig nicht erkannt werden. Das alternative Verfahren der optischen Dichtenbestimmung, bei der das Volumen eines Körpers durch Sensoren erfasst und dieser im Anschluss gewogen wird, stößt bei komplexen Bauteilen mit minimalen Phasen, Kernbohrungen und teilweise spiegelnden Oberflächen schnell an seine Grenzen. Für die Bestimmung der Dichte ist eine Messung nach archimedischem Prinzip die beste und effizienteste Lösung. Als vollautomatisierte Lösung bietet die DIMENSIONICS DENSITY den richtigen Ansatz für eine hochpräzise Umsetzung dieses Messverfahrens.

Hierbei wird die Dichte des Prüfobjektes durch die Wiegung in zwei unterschiedlichen Medien ermittelt. Die erste Messung erfolgt zumeist an der Luft, die zweite Messung in einem definierten liquiden Medium mit bekannter Dichte. Ausschlaggebend für die Genauigkeit des Ergebnisses ist die Positionierung auf der Waage. Abweichungen vom Massenschwerpunkt und eine damit verbundene außerkonzentrische Messung des Bauteils führen zu starken Abweichungen. Um diesem Problem entgegenzuwirken und die Wiederholgenauigkeit der Messungen zu gewährleisten, bietet die Dimensionics Density GmbH für jeden Bauteiltyp speziell entwickelte Einsätze für die universellen Bauteilträger an. Diese sind angepasst auf das zu untersuchende Werkstück und lassen sich ohne großen Aufwand händisch integrieren. Die ermittelte Dichte lässt sich mit den Vorgaben des CAD-Modells vergleichen. Mögliche Baufehler oder Unregelmäßigkeiten der Stützstruktur. So können qualitativ genauere Annahmen zur Dichte komplexer Bauteile getroffen werden.

Bei vielen Fertigungsprozessen reichen Untersuchungen mittels Relativverfahren nach wie vor aus. Gerade für Produktionen mit hoher Stückzahl ist eine 100-Prozent-Prüfung häufig nicht möglich. Hier werden weiterhin Testquader genutzt, die als Referenz für die jeweilige Charge dienen. Um die anschließende Untersuchung zu optimieren, bietet die vollautomatisierte Dichtewaage DIMENSIONICS DENSITY die Möglichkeit, Referenzquader verschiedenster Werkstoffe in einem Messvorgang zu prüfen. Dies reduziert den Aufwand händischer Messungen und verkürzt somit Maschinenstillstandzeiten. Mit einer Taktzeit von weniger als 3 Minuten je Bauteil und der Möglichkeit in einem Prüfvorgang standardmäßig bis zu 15 Bauteile gleichzeitig zu untersuchen, bietet die DIMENSIONICS DENSITY seinem

Anwender die Möglichkeit, die Fertigungsprozesse zu optimieren und effizienter zu gestalten. Durch eine stetige Prozessüberwachung und der Analyse der gewonnenen Messdaten wird der Fertigungsprozess transparenter. Als Resultat kann der bestehende Prozess ressourcenschonender gestaltet und gleichzeitig die Qualität der Erzeugnisse gesteigert werden.