Die additive Fertigung (AM) verändert die Art und Weise, wie Hersteller Teile und Komponenten für den Endgebrauch produzieren, dramatisch. Es ist nicht überraschend, dass die Analyse der Genauigkeit und des wiederholbaren Toleranzbereichs von AM zu einem wichtigen Thema geworden ist. Wenn ein AM-Teil Bestandteil einer sicherheitskritischen Anwendung in der Luft- und Raumfahrt oder in der Medizintechnik ist, müssen die Toleranzvorgaben für die Abmessungen und die Oberflächenbeschaffenheit unbedingt mit dem Design übereinstimmen. Hier kommt die entscheidende Rolle der Messtechnik ins Spiel, um die Qualität der fertigen Teile zu überprüfen.

Bei der Herstellung kritischer AM-Teile müssen die Hersteller strenge Toleranzen einhalten - eine Rolle, die Metrologiesysteme in der Fertigung schon immer übernommen haben. Metrologiesensoren ermöglichen die Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle und optimieren die AM-Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität.

Die additive Fertigung bringt eine Reihe von Problemen mit sich, die die Integrität des Endprodukts beeinflussen kann. Sie bringt auch eine Reihe einzigartiger Oberflächeneigenschaften mit sich, die das Messen und Validieren erheblich erschweren. Auf der Suche nach relevanter Messtechnik, die für die Prozesskontrolle entscheidend ist, versuchen Unternehmen immer noch zu verstehen, worauf auf und unter der Oberfläche eines AM-gefertigten Teils zu achten ist - und wie diese mit der Funktionalität des Teils zusammenhängen.

Bei der Messung von AM-Teilen verfolgen Unternehmen oft einen empirischen Ansatz, da sie sich nicht darauf verlassen können, dass eine einzelne Lösung ausreichend genaue Daten liefert. Im Grunde genommen werden AM-Teile „übermäßig getestet", was zusätzlichen Zeitaufwand und zusätzliche Kosten bedeutet. Um dieses Problem zu überwinden, müssen die Anbieter von Messlösungen die vorhandenen Messtechnologien so anpassen, dass sie auf die einzigartigen Merkmale des AM-Prozesses und der AM-Endteile abgestimmt sind. Zu diesen Merkmalen gehören unregelmäßige, steil abfallende Oberflächentopografien, die viele Messtechnologien nicht erfassen können.

Lösungen für die Postprozess-Metrologie

Durch die umfangreiche Forschung und Entwicklung der Kohärenz-Scanning-Interferometrie (CSI-Technologie) in den optischen 3D-Profilern von ZYGO, stehen der Industrie nun hochpräzise AM-Metrologie-Tools zur Verfügung. Diese Instrumente verwenden innovative Hardware- und Software-Upgrades, die bei ZYGO als "More Data Technology" bezeichnet werden, wodurch die Instrumente viel besser für AM-Teile geeignet sind. Diese Instrumente sind in der Lage, Teile mit einer großen Bandbreite an Reflexion zu messen, was für andere Instrumente, die Interferometrie als Messprinzip verwenden, oft ein Problem darstellt.

Die Oberflächen von AM-Teilen stellen eine Herausforderung für die Messung der Oberflächentopografie dar und lassen sich aufgrund von starken Oberflächenneigungen, Hohlräumen, Schweißnähten und Hinterschneidungen nicht mit standardisierten Texturparametern charakterisieren. ZYGO ist auch aktiv an der Erforschung der Kalibrierung, Rückverfolgbarkeit, Charakterisierung und Verifizierung von Oberflächentopografiemessungen für AM-Teile beteiligt.