3D-gedruckte Teile: Evaluierung durch Scannen ist neuer Standard

Mit ihrem Schwerpunkt Metall-3D-Druck (additive Fertigung) deckt die APWORKS GmbH aus Taufkirchen die gesamte Wertschöpfungskette ab: von der optimierten Konstruktion von Komponenten und Teilen bis hin zur Wahl der geeigneten Werkstoffe sowie vom Prototyping bis hin zur qualifizierten Serienproduktion. Kunden aus den Bereichen Robotik, Maschinenbau, Automobilindustrie, Medizintechnik sowie Luft- und Raumfahrt profitieren von funktional integrierten und optimierten Teilen mit geringerem Gewicht und Vorlaufzeiten. Der 3D-Druck ermöglicht zudem deutlich komplexere Geometrien als in der Vergangenheit.

APWORKS ist Teil des AIRBUS-Konzerns und stellt in additiver Fertigung Teile her, die in großem Umfang und für vielfältige Funktionen und sicherheitskritische Anwendungen in den Bereichen Luftfahrt, Verteidigung, Raumfahrt und Motorsport eingesetzt werden. Um eine hohe Qualität der 3D-gedruckten Metallteile zu garantieren, muss das Unternehmen die Formänderungen nach dem Drucken und der Nachbearbeitung überprüfen. Diese „bionik“-artigen Geometrien lassen sich mit herkömmlichen Geräten nicht ohne Weiteres vermessen.

Angesichts steigender Qualitätsanforderungen der Kunden und weil APWORKS nicht über eine zuverlässige Methode verfügte, die Qualität der produzierten Teile zu evaluieren, entschied sich das Unternehmen für den Kauf eines 3D-Scanners. Das Gerät sollte für die Verwendung durch das Qualitätskontrollteam zuverlässig, einfach zu bedienen und handlich sein. Es sollte zudem tragbar sein, um an unterschiedlichen Orten eingesetzt werden zu können und die Möglichkeit bieten, Teile aus unterschiedlichen Winkeln und in schwer zugänglichen Bereichen zu prüfen.

Der HandySCAN 3D von Creaform erfüllte diese Anforderungen und überzeugte im Vergleich zu anderen Technologien auf dem Markt insbesondere durch seine Messgeschwindigkeit und die problemlose Zusammenführung von Scan-Daten sowie den Export in .stl-Dateien. Wichtig war für APWORKS nach Angaben des Unternehmens außerdem die Möglichkeit, die gesamte Oberflächenbewertung in Echtzeit zu visualisieren.

Wenn es um die Genauigkeit geht, wird der 3D-Scanner eingesetzt, wenn die von APWORKS berechneten und empfohlenen Profiltoleranzen den Anforderungen der Kunden entsprechen. Je nach Größe des Teils (je länger es ist, desto größer die Verformung) werden kundenspezifische Toleranzen festgelegt oder empfohlen, die das Teil selbst und den Scanner berücksichtigen. Wenn Toleranzanforderungen für Merkmale wie Durchmesser, Abstände und Positionen bestehen, wird das Teil mit konventionellen Geräten oder einer CMM vermessen. Der HandySCAN 3D ist daher eine gute Ergänzung für die messtechnische Ausrüstung des Unternehmens, da er von Airbus zertifiziert ist und in das Airbus Technical Equipment Manual (TEM) aufgenommen wurde.

Die Einführung des HandySCAN 3D im Unternehmen lief reibungslos ab. Dabei wurden einige Tests für Messsystemanalysen (MSA) durchgeführt und Anleitungen mit spezifischen Einstellungen für die verschiedenen Werkstoffe des Unternehmens erstellt. Die Einarbeitung des Qualitätsteams brauchte nicht viel Zeit, da das Gerät einfach zu bedienen und die Software VXelements sehr benutzerfreundlich ist.

Prüfung und Evaluierung einer Bugatti-Auspuffblende

Während der Entwicklung der Auspuffblende für den Bugatti Chiron und nach Beginn der Serienproduktion des Teils war 3D-Scanning und Oberflächenvergleich die einzige Möglichkeit, den Qualitäts- und Terminanforderungen gerecht zu werden. Die Herausforderung bestand darin, eine wiederholbare Geometrie mit der richtigen Position der Haltepunkte (Montagepunkte) zu erreichen.

Screenshot der gescannten Auspuffblende mit Farbzuordnung zum Kenntlichmachen von Abweichungen

In der Entwicklungsphase musste APWORKS diverse Veränderungen an der Evaluierung vornehmen. Für die Haltepunkte (und das gesamte Profil) waren einige Iterationen in der Geometrie erforderlich, zum Beispiel das Hinzufügen oder die Reduzierung von Versätzen, um die korrekte Position oder Form zu erhalten. Die Evaluierung musste so schnell wie möglich durchgeführt werden, um bei Bedarf weitere Veränderungen vornehmen zu können. Dank des HandySCAN 3D hatte das Unternehmen kein Problem, Veränderungen in kurzer Zeit umzusetzen. Tests und Bewertungen können damit in hohem Tempo durchgeführt werden. Das erleichtert die Arbeit, wenn viele Iterationen der Geometrie durchgeführt werden müssen.

Die Geschwindigkeit und Genauigkeit des HandySCAN 3D von Creaform waren entscheidende Faktoren für den Erfolg des Projekts. Ohne den Scanner wäre APWORKS nicht in der Lage gewesen, das Projekt mit all seinen Anforderungen durchzuführen. Mit dem Creaform-Scanner muss APWORKS keine Abstriche bei Qualität, Form oder Geschwindigkeit machen. Die Bewertung mittels 3D-Scannen ist mittlerweile bei den meisten Projekten des Unternehmens zur Norm geworden und wird von den Kunden erwartet.

Rentabilität

Dank guter Projektplanung ist APWORKS heute in der Lage, seinen Kunden noch am Tag der Druckfertigstellung Feedback zu geben. Dank des Scanners dauert die Bewertung der Maßhaltigkeit des gedruckten Teils weniger als 1 Stunde. Potenziell fehlerhafte Teile können jetzt früh erkannt werden, was Zeit und Kosten für Qualitätsmängel spart.

Arnaud Rosenberger, Leiter Additive Fertigung bei APWORKS, erklärt: „Wir werden in jedes künftige Projekt einen 3D-Vermessungsschritt einbauen. Daher planen wir, unseren HandySCAN 3D Scanner auch künftig als unsere zuverlässige und handliche Alternative zu verwenden. Er gibt uns die Möglichkeit einer effektiven und schnellen Evaluierung der Qualität unserer Teile, was uns in die Lage versetzt, die Anforderungen und Erwartungen unserer Kunden zu erfüllen.“