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Zeiss begleitet kompletten Additive-Manufacturing-Prozess

: Carl Zeiss


Das Additive Manufacturing (AM) ergänzt zunehmend etablierte, industrielle Fertigungsmethoden. Denn die Vorteile des Metalldrucks sind enorm. Neben einer spürbaren Kostenreduktion bei der Entwicklung und mitunter bei der Herstellung spricht die große Designfreiheit für den Metalldruck . Hinterschneidungen, Hohlräume, gewundene Kühlkanäle, komplexe Geometrien – Bauteile mit diesen Merkmalen lassen sich additiv nahezu problemlos fertigen. Das Interview führte Georg Schöpf, x-technik

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Zeiss bietet ein breites Angebot an Lösungen zur Sicherstellung der geforderten Qualität entlang der AM-Prozess-Kette und die Chance, den komplexen Prozess wirtschaftlich zu betreiben. Dr. Bernhard Wiedemann, Director Additive Manufacturing Process & Control bei Zeiss Industrial Quality Solutions.

Zeiss bietet ein breites Angebot an Lösungen zur Sicherstellung der geforderten...

Der 3D-Druck ist nur reproduzierbar und wirtschaftlich, wenn die gesamte Prozesskette des Additive Manufacturing beherrscht wird. Wie Zeiss Unternehmen dabei unterstützt, erklären Dr. Bernhard Wiedemann, Director Additive Manufacturing Process & Control, und sein Kollege Heiko Degen, Business Development Manager Additive Manufacturing Process & Control, bei Zeiss Industrial Quality Solutions.

Zeiss bringt mit Zeiss AMcontrol eine neue Lösung für Additive Manufacturing auf den Markt. Was kann diese Lösung und welche Vorteile hat der Anwender?

Degen: Ein gleichmäßig verteiltes und störungsfreies Pulverbett ist wesentlich für einen stabilen und zuverlässigen AM-Prozess. Zeiss AMcontrol überwacht während des gesamten Druckprozesses die Oberfläche des Pulverbetts. Das System verwendet ein patentiertes Verfahren zur Erstellung von Höhenkarten. Die dabei entstehende große Anzahl an Bildern eines Druckprozesses werden automatisch ausgewertet. Die Software erkennt in den Höhenkarten Auffälligkeiten, klassifiziert die Defekte und markiert diese. Der Anwender wertet dann nur diese aus. Mit anderen Worten: Mit Zeiss AMcontrol werden während des gesamten Druckprozesses Fehler und Fehlerquellen sicher identifiziert. Dies ermöglicht Unternehmen, die Ausbeute an Gutteilen sowie die Reproduzierbarkeit zu erhöhen. Zeiss AMcontrol arbeitet dabei besonders schnell und robust. Ein Grund hierfür ist das patentierte Verfahren, welches die Auswertungsqualität unabhängig von den Lichtverhältnissen und der optischen Eigenschaft des Pulvers macht.

Wiedemann: Wir sprechen hier von der ersten Ausbaustufe von Zeiss AMcontrol. Wir zielen auf einen Lösungsbeitrag, um nicht nur Fehler im Pulverbett zu detektieren, sondern diese
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Die Industrie ist immer noch ein großes Stück davon entfernt, die hohe Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit traditioneller Herstellungsprozesse auf Knopfdruck zu garantieren. Doch die Potentiale des Verfahrens sind enorm. Heiko Degen, Business Development Manager Additive Manufacturing Process & Control, bei Zeiss Industrial Quality Solutions.

Die Industrie ist immer noch ein großes Stück davon entfernt, die hohe Reproduzierbarkeit...

zu bewerten, damit der Baujob autonom beeinflusst werden kann, beispielsweise Abbruch bei einem identifizierten Schwellwert. Das heißt, Zeiss AMcontrol kann dem 3D-Drucker mitteilen, wo noch zusätzliches Pulver aufgetragen werden muss, z.B. um eine durch einen mitgeschleiften Spratzer verursachte Rinne zu füllen. Damit Anwender zeitnah von dieser Lösung profitieren, werden wir mit einem 3D-Druck-Hersteller zusammenarbeiten, der Zeiss AMcontrol zunächst für seine Drucker vermarkten wird. Eine Nachrüstung der Geräte ist ebenfalls möglich. Mittelfristig werden wir die Lösung auch für die Geräte anderer Maschinenbauer adaptieren.

Warum ist Zeiss AMcontrol ein weiterer Meilenstein für Additive Manufacturing?

Degen: Wir bieten mit Zeiss 3D ManuFACT, einem ganzheitlichen Prüfverfahren für die 3D-Fertigung, die perfekte Lösung zur Qualitätskontrolle. Beispielsweise charakterisieren Unternehmen das eingesetzte Pulver häufig mit unseren Licht- und Elektronenmikroskopen. Und mit unseren 3D-Scannern oder Computertomographen werden Fehler gefunden, die im Druckprozess entstanden sind. Bisher konnte jedoch der Druckprozess selbst nicht mit einer Zeiss Lösung überwacht werden. Mit Zeiss AMcontrol ändern wir das. Anwender können damit jetzt durchgängig für jeden einzelnen Prozessschritt in der 3D-Fertigung auf eine Zeiss Lösung setzen.

Wiedemann: Zeiss AMcontrol erweitert ganz klar unser Portfolio und erlaubt durch die Pulverbettüberwachung Rückschlüsse auf bestimmte Prozessparameter. Doch damit AM eine echte Alternative zu herkömmlichen industriellen Fertigungsverfahren wird, müssen die erhobenen Daten entlang der gesamten Wertschöpfungskette korreliert werden. Denn um die vielen Einflussfaktoren und
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ihre Wechselwirkungen zu verstehen, müssen – zumindest in der industriellen Fertigung – nach wie vor noch unzählige Versuche gefahren werden. Das ist enorm aufwändig. Um diesen Prozess zu verkürzen, wird ein softwareunterstützter Prozess entwickelt, mit dem über den gesamten Wertschöpfungsprozess hinweg sämtliche, mit den Zeiss Lösungen erhobenen Daten, miteinander korreliert werden können. Durch diese intelligente Daten-Analyse lassen sich komplexe Zusammenhänge und Einflussfaktoren deutlich schneller als bisher oder überhaupt erst erkennen. Mit der Konsequenz, dass Firmen ihre Prozesskette schneller stabil bekommen und wirtschaftlicher agieren können.

Was macht das Additive Manufacturing so schwer beherrschbar?

Wiedemann: AM wurde anfangs nur im Prototypenbau eingesetzt. Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Fertigungsverfahren machten das Verfahren jedoch schnell interessant für andere Anwendungen im industriellen Bereich wie Kleinserienanwendungen. Doch das Problem, dass ein Bauteil ohne aufwändige Maßnahmen noch immer nicht genügend reproduzierbar gedruckt werden kann, erschwert nach wie vor die industrielle Nutzung dieser vielversprechenden Technologie. Firmen, die sich in diesem Feld bewegen, wissen, dass dutzende Faktoren das Druckergebnis beeinflussen. Dementsprechend zeitaufwändig ist es, die Zusammenhänge und Einflussfaktoren zu verstehen, um den Prozess beherrschen zu können.

Degen: Die Technologie steckt zwar nicht mehr in Kinderschuhen, aber es gibt noch viele offene Baustellen. Die Industrie ist immer noch ein großes Stück davon entfernt, die hohe Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit traditioneller Herstellungsprozesse auf Knopfdruck zu garantieren. Doch die Potentiale des
Verfahrens sind enorm. Es lassen sich Bauteile mit einzigartigen Geometrien und Strukturen konstruieren, die so bisher nicht gefertigt werden konnten und damit bisher nicht erschließbare Leistungsreserven zugänglich machen. Das macht AM so interessant für Firmen aus unterschiedlichen Bereichen. Zeiss bietet das breiteste Angebot an Lösungen zur Sicherstellung der geforderten Qualität entlang der AM-Prozess-Kette und die Chance, den komplexen Prozess wirtschaftlich zu betreiben.

Wiedemann: In der Summe steht dem Anwender mit Zeiss AMcontrol eine wichtige ergänzende Analysetechnik zur Verfügung. Diese gibt neben den technischen und wirtschaftlichen Vorteilen in Kombination mit anderen Metrologien aus dem Zeiss 3D ManuFACT-Portfolio neuen Spielraum für bislang nicht erschließbare Anwendungen. Aus diesem Grund sollte jeder Anwender die erwähnten Potenziale für sich bewerten.

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Zeiss bietet ein breites Angebot an Lösungen zur Sicherstellung der geforderten Qualität entlang der AM-Prozess-Kette und die Chance, den komplexen Prozess wirtschaftlich zu betreiben. Dr. Bernhard Wiedemann, Director Additive Manufacturing Process & Control bei Zeiss Industrial Quality Solutions.
Die Industrie ist immer noch ein großes Stück davon entfernt, die hohe Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit traditioneller Herstellungsprozesse auf Knopfdruck zu garantieren. Doch die Potentiale des Verfahrens sind enorm. Heiko Degen, Business Development Manager Additive Manufacturing Process & Control, bei Zeiss Industrial Quality Solutions.
Defekte werden anhand der Höhenkarte automatisiert klassifiziert und markiert. Das erlaubt dem Anwender eine Einschätzung des Defektes hinsichtlich der resultierenden Bauteilqualität.


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