Fraunhofer IPA entwickelt Referenzbauteil mit 17 Prüfgeometrien zur objektiven Qualitätsbewertung von 3D-Druckern

Um die Qualität von 3D-Druckern unkompliziert zu beurteilen, werden Referenzbauteile hergestellt. Einzelne Prüfgeometrien der Referenzbauteile objektiv zu bewerten, gestaltet sich da schon etwas schwieriger, da deren Beurteilung nicht klar definiert ist. Forscher am Fraunhofer IPA entwickelten laut einer Pressemitteilung, die das 3D-grenzenlos Magazin erreicht hat, ein Referenzbauteil mit einem zugehörigen Bewertungssystem für das 3D-Druckverfahren Materialextrusion.

Qualität des 3D-Druckers bewerten

Wenn Anwender die Qualität ihres 3D-Druckers beurteilen, dann drucken sie ein Referenzbauteil aus und prüfen die Qualität des Bauteils. Sind die Oberflächen glatt und die Schichten gut miteinander verbunden? Wie sieht die Füllstruktur aus? Wirkt es stabil und wertig? Diese Fragen lassen sich rein subjektiv beantworten. Ein exaktes Bewertungssystem fehlte.

Das Referenzbauteil der Forscher des Fraunhofer IPA wurde mit einem zugehörigen Bewertungssystem entwickelt, das eine schnelle und zugehörige objektive Bewertung der Qualität des 3D-Druckers ermöglicht. Zudem können Anwender die Qualität des Referenzbauteils bei Bedarf auch quantitativ bewerten. Dazu ließe sich zum Beispiel prüfen, ob das Bauteil die vorgegebenen Maße einhält.

Das Referenzbauteil enthält unterschiedliche nachprüfbare Geometrien, die auf Basis der VDI-Richtlinie 3405 3.2 (Entwurf) entwickelt wurden. Dazu gehören Prüfgeometrien, zu denen minimale Neigungswinkel freistehender Wände gehören oder minimale senkrechte Lochdurchmesser. Das Referenzbauteil hat eine Grundfläche von 70 x 70 mm². Es wurden 17 Prüfgeometrien integriert. Es soll vor allem bei der Materialextrusion helfen, bei der ein erwärmter Kunststoff durch eine Düse gefördert und schichtweise abgelegt wird.

Referenzbauteil richtig nutzen

Anwender müssen das Referenzbauteil im ersten Schritt mit den vorgegebenen Fertigungsparametern wie zum Beispiel 0,15 mm Schichthöhe und 0,4 mm Düsendurchmesser fertigen, um die Qualität des 3D-Druckers bewerten zu können. Anschließend werden die Prüfgeometrien mit dem Bewertungssystem abgeglichen. Mit einem 3D-Scanner kann der Anwender auch eine quantitative Abweichungsanalyse vornehmen. Das gescannte Referenzbauteil wird mit dem originalen CAD-Modell verglichen, um die exakten Abweichungen zu ermitteln. Im letzten Schritt kann eine quantitative Bewertung des sogenannten Schwingungstests erfolgen.

Anhand der Prüfgeometrie lässt sich bestimmen, wie stark der 3D-Drucker seine Schwingungen („Ghosting“) auf das 3D-gedruckte Bauteil überträgt. Ein entsprechendes Messgerät nimmt das Wellenprofil der Schwingung auf und vermesst diese exakt. Die Bewertungsergebnisse sollen laut den IPA-Experten künftig gesammelt und in eine Datenbank für unterschiedliche Materialen sowie 3D-Drucker überführt werden.

Kostenloser Download

Das Referenzbauteil mit dem zugehörigen Bewertungsschema ist hier kostenfrei verfügbar.