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Mehr als Zeit gespart So gelingt die Nacharbeit an 3D-Druck-Teilen automatisiert

Quelle: Fotec 2 min Lesedauer

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Fotec Forschungs- und Technologietransfer der FH Wiener Neustadt hat es mithilfe des sogenannten Hirtisierens geschafft, die Nacharbeit an additiv gefertigten Bauteilen wirtschaftlicher zu machen.

Fotec hat es im Rahmen eines Forschungsprojekts geschafft, das Hirtisieren zur Nacharbeit an additiv gefertigten Metallbauteilen zu verbessern. Hier eine Auswahl von untersuchten Stützstrukturen, die auf Zug belastet wurden. Doch die Projektarbeit erbrachte noch mehr ...(Bild: Fotec)
Fotec hat es im Rahmen eines Forschungsprojekts geschafft, das Hirtisieren zur Nacharbeit an additiv gefertigten Metallbauteilen zu verbessern. Hier eine Auswahl von untersuchten Stützstrukturen, die auf Zug belastet wurden. Doch die Projektarbeit erbrachte noch mehr ...
(Bild: Fotec)

Die Fotec Forschungs- und Technologietransfer, das Forschungsunternehmen der FH Wiener Neustadt, hat im internationalen Verbundprojekt „Ad-Proc-Add II“, wie es heißt, Wesentliches für die Integration der additiven Fertigung in industrielle Prozessketten entwickelt. Im Mittelpunkt standen die automatisierte Nachbearbeitung mittels Hirtisieren. Das ist eine Kombination chemischer, dynamisch elektrochemischer sowie hydrodynamischer Prozesse, die ohne mechanische Bearbeitung auskommt. Das auf flüssigen Medien basierende Hirtisieren behandelt auch tiefe Hohlräume und Unterschneidungen an gedruckten Bauteile. Damit können auch Stützstrukturen entfernt werden. Es können in den Maschinen viele Bauteile gleichzeitig hirtisiert werden.

Das Hirtisieren wurde weiterentwickelt

Ein Highlight des Fotec-Beitrags war, wie es weiter heißt, die Weiterentwicklung des Hirtisierens. Aufbauend auf den Ergebnissen eines Vorgängerprojekts wurden zielgerichtete Bearbeitungsstrategien für Materialien wie Ti6Al4V und 1.4404 (Edelstahl) erarbeitet. Durch angepasste PBF-LBM-Prozessparameter (PBF: Powder Bed Fusion; LBM: Laser Beam Melting) konnten Bearbeitungszugaben von nur 180 bis 550 Mikrometern definiert werden. Das gilt als ein wichtiger Schritt zur materialsparenden, automatisierten Nachbearbeitung von 3D-Druck-Teilen. Gleichzeitig wurden Oberflächenrauheiten von Ra ≤ 5 Mikrometern erreicht, was eine präzise Funktionalisierung solcher Bauteilen ermöglicht. Im Rahmen des Projekts wurden aber auch die Charakterisierung von additiv erzeugten Oberflächen sowie die Entwicklung von Datenbanken zur Prozessoptimierung verfolgt.

Oberflächenuntersuchungen und Datenmanagement

Fotec führte umfangreiche Untersuchungen zur Oberflächenintegrität additiv gefertigter Bauteile durch. Dabei wurde analysiert, wie sich unterschiedliche PBF-Prozessparameter, Bauorientierungen und Zwischenbehandlungen auf die finalen Oberflächeneigenschaften auswirken. Ein besonderer Fokus lag auf der Wechselwirkung mit Prozessen wie Shot Peening (Strahlen), Wärmebehandlung und CNC-Formschleifen. Die daraus resultierende Oberflächenmatrix liefere eine fundierte Basis für die gezielte Kombination und Optimierung additiver und subtraktiver Prozessschritte.

Ein, wie betont wird, bedeutender Beitrag zur digitalen Durchgängigkeit in diesem Bereich war die Entwicklung eines prozessübergreifenden Datenmanagementsystems, das im gegenwärtigen Projekt vom Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien der TU Wien gemeinsam mit Projektpartnern geschaffen wurde. Prototypisch wurde dazu ein hybrides CAM-System mit multisensorgestützten Echtzeitdaten versorgt und daraus automatisch Werkzeugbahnen generiert. Durch die Integration von Sensorik, Materialdaten und Geometrieinformationen konnte ein „intelligentes“, adaptives CAM-Regelsystem aufgebaut werden, was einem Meilenstein für die Automatisierung komplexer ASM-Prozessketten (Additive-Subtractive-Manufacturing).

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