3D Scan

Prozessoptimierung 3D-Metalldruck

Prozessoptimierung 3D-Metalldruck

ThomasMihatsch

Wenn Ihr eine 3D-Metaldrucker einsetzen wollt, der eine sehr gute Qualität liefert, müsst Ihr eine große anzahl von Parameter im Auge behalten. Das ins z.B. das Material, die Energie, der Weg, die Temperatur, die Layerdicke, etc.. Dem aber noch nicht genug, auch die Geometrie hat eine massiven Einfluss auf das Ergebnis. Damit Ihr das nicht alles selber aus der Erfahrung entscheiden müsst, wird man eine Simulations-Software einsetzen. Aber auch die Ergebnisse der Simulation müssen validiert werden.

Bauplatte

Es gibt eine Reihe von Test- Artefakten, die Ihr zum justieren der Simulation drucken könnt. Aus den Abweichungen zwischen dem Soll und dem Ist ermittelt Ihr die Abweichungen. Das macht Ihr so lange, bis ihr nahe am Optimum seid. Weit weg vom Optimum ist auf dem Bild rechts der erste Balken, der hat sich bei Drucken von der Platte gelöst.

Auswertung 3D-Scan

Die Auswertung mit mit dem 3D-Scan zeigt euch anhand der Falschfarbenbilder wo Ihr große Abweichungen habt. Ich setze dazu das Control X von 3D Systems ein. Zugeben, neben dem 3D-Scannen können diese Abweichungen auch mit einer taktilen Messmaschine bestimmt werden. Meiner Erfahrung nach hat das 3D-Scannen eine Reihe von Vorteilen.

  1. Der Falschfarbenplot zeigt euch die Stellen, an denen Ihr die größten Abweichungen habt.
  2. Nach dem Ihr das Teil mit dem Scanner erfasst habt könnt Ihr beliebig die Ausrichtung verändern, um ein Feature auszuwerten und dabei nur die Formabweichung bewerten. Den Lagefehler kompensiert Ihr dabei durch die neue Ausrichtung.
  3. Entdeckt Ihr bereicht die Ihr weiter untersuchen wollt könnt Ihr das auf Basis der vorhandenen Scandaten erledigen ohne das Teil nochmal an die Messmaschine zu bringen.
  4. Die 3D-Scandaten könnt ihr Platzsparend auf der Festplatte archivieren.
  5. Die 3D-Scandaten könnt einfach verschicken und euch einen Rat vom Hersteller oder einem Partner einholen.
  6. Druckt Ihr das selbe Teil zweimal, könnt Ihr auch eine Auswertung zwischen den beiden IST Daten vornehmen

Neben den Auswertungen, für die Optimierung des Druckprozesses könnt Ihr den 3D-Scanner natürlich auf für die Qualitätssicherung von Bauteilen, die im Auftrag drucken sollt einsetzen. … und nicht zu vergessen könnt Ihr den Scanner für das Reverse Engineering einsetzen.

Weiche Formspannbacken

Weiche Formspannbacken

ThomasMihatsch

Meiner Erfahrung nach wird in der Fertigung ein erheblicher Teil der Zeit darauf verwendet Werkzeuge, Lehren und Spannzeuge herzustellen. Das kann sehr viel effektiver mit dem 3D-Drucker und dem 3D-Scanner erlegigt werden.

Wenn Ihr keine 3D-Scanner und auch keine Drucker anschaffen wollt, kann ich das auch für euch erledigen.

3D-Scan vom Werkstück

Der einfache Fall Spannbacken mit einem Schnitt erstellen

Wenn Ihr Bauteile spannen müsst, die keine Ebenen Flächen haben, bietet es sich an das per 3D-Scan und 3D-Druck zu erledigen. Wenn die Kontur nicht zu komplex wird, könnt Ihr das direkt mit den Funktionen von SOLIDWORKS erstellen.

Dabei sieht der Ablauf wie folgt aus.

  1. Ihr erfasst das Bauteil mit dem 3D-Scanner
  2. Ihr richtet das gescannte Bauteil aus
  3. Die Spannbacken und das gescannte Bauteil werden in eine Baugruppe geladen und das Werkstück wir so zu den Spannbacken Positioniert, wie es später auch gespannt werden soll
  4. Ihr speichert die Baugruppe als Teil ab
  5. Mit dem Befehl Abscheiden wird im SOLIDWORKS eine Skizze aus dem Netz erzeugt.
  6. Mit dieser Skizze wird ein Schnitt durchgeführt und auf den Spannbacken entsteht eine Kontur, die sich präzise am das Werkstück anpasst.
  7. Die Spannbacken werden mit dem 3D-Drucker gedruckt und schon kann es losgehen.
3D-Scan und Spannbacken im SOLIDWORKS
Spannbacken nach dem Ausschnitt

Der komplizierte Fall – Eier spannen

Im medizinischen Bereich werdet ihr häufig auf Komponenten stoßen, die nur noch aus Freiformflächen bestehen. Diese zu spannen ist eine große Herausforderung. Festkleben oder Vereisen sind sehr aufwändig.

Aber auch hier hilft euch die Kombination aus 3D-Druck und 3D-Scan weiter.

In diesem Fall gehen ich wie folgt vor.

  1. Wie auch im einfachen Fall, erfasst Ihr das Bauteil mit dem 3D-Scanner
  2. Dann erzeugt Ihr im Design X oder im Wrap oder im VX Model ein Volumenmodel durch anpassen von Nurbsflächen. Das geschieht bei einem gutem Scan automatisch
  3. Dieses Volumenmodel nutzt Ihr, um es von den Spannbacken abzuziehen.

Und schon habt Ihr eine perfekte Spannvorrichtung.

3D-Scan und Spannbacken im Design X
Spannbacken nach dem Abziehen des Werkstücks

Welcher Drucker eignet sich dafür?

Zum probieren kann man sicher einen Versuch mit PLA machen. Besser geeignet sind Materialien, die stabiler sind. Im Prosumer Bereiche gibt es eine Reihe von Druckern, die Nylon mit Carbon anteil verarbeiten können. Besser geeignet sind die Drucker von Markforged, Anisoprint, T9 Labs aus de Schweiz und Desktop Metal. Die legen in die Kunststoffmatrix einen kontinuierliches Carbon Filament ein und erreichen damit hervorragende Festigkeitskennwerte.