Bild 1 - Die zuverlässige Echtzeit-Regelung bei 3D-Druckverfahren erfordert hochpräzise Lasersensoren, wie die der Reihe „optoNCDT 1420“ von Micro-Epsilon (Quelle: Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG)
Laut Experten dominiert der 3D-Druck in Zukunft die maßgeschneiderte Produktion von Bauteilen. Ob Kunststoffteile für die Automobilindustrie oder präzise gefertigte Flugzeugteile, das Verfahren, bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen wird und dadurch dreidimensionale Gegenstände entstehen, wird zunehmend bezahlbarer und gleichzeitig beliebter. In kürzester Zeit lassen sich damit auch komplexe Bauteile herstellen, ohne vorherige Formerstellung, Formwechsel oder zusätzliche Bearbeitungsschritte. Darüber hinaus kann man für den 3D-Druck neben Kunststoff auch viele Metalle und Legierungen verwenden.
Exakte Positionierung des Druckkopfs
Die Mikro-Laser-Sinter-Technologie ist eine additive Fertigungstechnologie, bei der auf Basis von CAD-Konstruktionsdaten aus Metallpulvern durch Laserstrahlung schichtweise ein Bauteil aufgebaut wird. Das Verfahren ist auch unter dem Begriff industrieller 3D-Druck bekannt. Dabei wird eine Pulverschicht nach dem Auftragen durch einen Druckkopf mithilfe einer Rakel auf die richtige Dicke abgezogen. Anschließend verschmilzt ein Laser das Pulver im Bauteilquerschnitt und die Plattform, auf der das Bauteil entsteht, senkt sich ab. Diese Arbeitsschritte wiederholen sich bis zur Fertigstellung.
Direkt neben dem Druckkopf ist ein Lasersensor angebracht, der von oben den Abstand zum Bauteil misst (Bild 1). Die hohe Genauigkeit des „optoNCDT 1420“ (Bild 2) von Micro-Epsilon sorgt im Zusammenspiel mit dem kleinen Laserpunkt für eine exakte Positionsbestimmung des Druckkopfs, wodurch ein homogener Materialauftrag erfolgen kann. Da die Überprüfung in Echtzeit erfolgt, ist bei Abweichungen ein direktes Eingreifen in den Druckprozess möglich. Durch den Lasersensor lässt sich zudem kontrollieren, ob der Druckkopf mitläuft oder ob die Bauteilplattform in horizontaler und vertikaler Richtung korrekt ausgerichtet ist. Auch die Bauteilgrenzen werden korrekt erkannt, was ein Verformen des Objekts verhindert.