Prozessüberwachung für konstante AM-Teilequalität

Die Herausforderung

Die Qualifizierung komplex geformter Metall-AM-Teile mit rauer Oberfläche erfordert volumetrische zerstörungsfreie Prüfmethoden. Röntgen-Computertomographie (XCT) wird derzeit bevorzugt, erfordert jedoch technisches Fachwissen, hohe Ausrüstungskosten und hat Einschränkungen bezüglich Teilegröße und -dichte. Mit dem Übergang der Metall-AM vom Prototyping zur Produktion benötigen Hersteller schnellere, zugänglichere Methoden um zu verifizieren, dass Prozessparameter innerhalb der Spezifikation bleiben—nicht nur um Defekte zu erkennen, sondern um Konsistenz über Produktionsläufe sicherzustellen.

Die Lösung

Diese Forschung zeigte, dass resonante Ultraschallspektroskopie metallische Teile, die mit unterschiedlichen Prozessparametern hergestellt wurden, unterscheiden kann, nicht nur defekte von einwandfreien Teilen sortieren. Elf Teilesätze wurden mittels Metall-Laser-Pulverbettfusion mit variierenden Wandstärken, Laserleistungen, Scangeschwindigkeiten und Scanstrategien hergestellt. Die Teile wurden mittels Resonanzfrequenzanalyse getestet und mit Z-Score statistischen Methoden ausgewertet.

Die Resonanzantworten unterschieden deutlich Teile, die mit verschiedenen Prozessparametern hergestellt wurden, und ermöglichten eine Klassifizierung nach Fertigungseinstellungen. Dieser vergleichende Ansatz—Analyse von Frequenzspektren gegen Referenzproben aus derselben Teilefamilie—bietet eine praktische Methode zur statistischen Prozesskontrolle in der AM-Produktion.

Ergebnisse

Die Forschung bewies, dass Resonanzfrequenzmethoden AM-Teile nach ihren Prozessparametern klassifizieren können und Herstellern ein praktisches Werkzeug für zwei kritische Funktionen bieten: Identifizierung defekter Teile und Konfiguration von Maschinenparametern zum Erreichen gewünschter Materialeigenschaften. Dies ermöglicht praktische Qualitätskontrolle für AM-Produktionsumgebungen, wo CT-Scanning jedes Teils unpraktisch ist.