Möglichkeit zur Mitwirkung beim Richtlinienentwurf VDI 3405 Blatt 2.8

Für die Produktion von Serienbauteilen ist mehr als nur eine zuverlässig funktionierende Fertigungsanlage erforderlich. (Bild: EOS)

Aufruf zur Mitwirkung an der Richtlinie VDI 3405 Blatt 2.8

Der neue Richtlinienentwurf VDI 3405 Blatt 2.8 gibt einen umfassenden Überblick über Fehler, die beim Laserstahlschmelzen von Metall (PBF-LB/M) entstehen können. Beim PBF-LB/M kann eine Vielfalt von Fehlern auftreten, die sich bereits während des Prozesses oder später im fertigen Bauteil äußern. Die Fehlerbilder sind erfahrenen Anwendern bekannt, wurden allerdings bisher weder vollständig erfasst noch kategorisiert. Die neue Richtlinie VDI 3405 Blatt 2.8 gibt einen umfassenden Überblick über Fehler, die während des PBF-LB/M entstehen können. Die Fehler werden differenziert beschrieben, durch zahlreiche Bildbeispiele veranschaulicht und kategorisiert. Sofern bekannt, werden die Ursachen der Fehler und Maßnahmen zur Fehlerreduzierung genannt.

Die Richtlinie kann zur Schulung des Fertigungspersonals eingesetzt werden. Die Terminologie der Richtlinie unterstützt die eindeutige Fehlerzuordnung zur Fehlerdokumentation. Strukturiert erfasste Fehlerdaten können zur Fehleranalyse und damit zur Prozessoptimierung eingesetzt werden. Stabile, zuverlässige Prozesse sind wiederum ein Baustein sowohl zur Kostenoptimierung als auch zur Qualitätssicherung und -steigerung. Der Richtlinienentwurf erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Durch die Teilnahme am öffentlichen Einspruchsverfahren (die Einspruchsfrist endet am 21. Oktober 2021) haben alle interessierten Kreise die Möglichkeit, eigene Beiträge, Ergänzungen und Verbesserungen für die finale Richtlinie vorzuschlagen. Der Richtlinienentwurf kann beim Beuth-Verlag (www.beuth.de) zum Preis von 108,40 Euro bestellt werden.

Fachlicher Ansprechpartner im VDI:
Dr.-Ing. Erik Marquardt
VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL)
Telefon: +49 211-6214-373
E-Mail: marquardt@vdi.de

Ausgangsmaterialien müssen der Maschine zugeführt und fertige Bauteile entnommen, weitertransportiert und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden. Die Anlage muss in einer definierten Umgebung von geschultem Personal betrieben werden. Die Wartungsintervalle der Anlage und der Peripherie sollten so aufeinander abgestimmt sein, dass die Produktion nicht ständig wegen irgendetwas stillsteht.

Ansprüche an den Fertigungsprozess

Wenn Einzelstücke in Serie gefertigt werden, muss in jedem Verarbeitungsschritt die eindeutige Zuordnung zum jeweiligen Auftrag möglich sein. Zur Analyse von Beanstandungen oder auch schlicht aufgrund von Vorgaben der Anwenderbranche müssen die Rahmenbedingungen und Fertigungsparameter für jedes Produkt protokolliert werden und rückverfolgbar bleiben, genau wie in der konventionellen Fertigung.

Besonderheiten in der Additiven Fertigung

Während die Eigenschaften von üblichen Stahllegierungen oder Kunststoffen als Volumenmaterial bekannt und teils genormt sind, bestimmen die Parameter bei der Verarbeitung in der AM-Maschine die Materialeigenschaften des resultierenden Bauteils wesentlich. In der Serienproduktion gilt es, diesen Freiheitsgrad zu minimieren und gleichbleibende Qualität zu liefern.

Darüber hinaus sind die Toleranzen größer als bei vielen etablierten Verfahren. Weiters ist zu bedenken, dass die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen oft anisotrop sind und von der Baurichtung abhängen. Besondere Berücksichtigung gilt auch der Prozesskette, die vom CAD-Design bis zum fertigen Bauteil komplett digital ist und sehr große Datenmengen erzeugt.

Vielschichtige Spezifikation

Dass mit Hochdruck daran gearbeitet wird, erkennt man auch daran, dass immer mehr technische Regeln zur Verfügung stehen, die dabei unterstützen, Qualitätsniveaus vergleichbar zu beschreiben, Anforderungen zu spezifizieren, den sicheren Betrieb der Anlagen zu gewährleisten oder Ausgangsmaterialien zu charakterisieren. Die Richtlinienreihe VDI 3405 (www.vdi.de/3405) bietet zu vielen für die Serienproduktion relevanten Themen bereits wichtige Hilfestellungen.

Damit AM wirklich in der Serienproduktion ankommt, sind weitere Produktivitäts-, Qualitäts- und Effizienzsteigerungen notwendig. Die technische Regelsetzung begleitet und unterstützt diesen Weg. Weitere VDI-Richtlinien sind schon in Vorbereitung, um AM als industriellen Produktionsprozess zu etablieren.

Die drei jüngsten Richtlinienblätter mit Fokus auf die industrielle Produktion

VDI 3405 Blatt 2.6 wurde für das Laser-Strahlschmelzen/PBF-LB von Metallen (Anmerkung: auch bekannt unter LPBF) entwickelt. Die Richtlinie beschreibt, wie die Rahmenbedingungen bei der Ermittlung von Werkstoffkennwerten für Materialdatenblätter zu dokumentieren sind. Durch diese Transparenz wird die Ausweisung von Werkstoffkennwerten einheitlich und damit besser vergleichbar.

VDI 3405 Blatt 4.1 wurde für die Materialextrusion von Kunststoffbauteilen erstellt und beschreibt, wie das Filament zu charakterisieren ist. Nur wenn die Eigenschaften des Filaments und die Maschinenparameter zueinander passen, ist eine Verarbeitung unter optimalen Bedingungen und damit eine bestmögliche Qualität realisierbar.

VDI 3405 Blatt 6.2 bezieht sich auch auf die Kunststoffverarbeitung, diesmal jedoch auf das Lasersintern. Im Fokus steht hier die Produktionsstätte, denn es werden Maßnahmen zur Sicherung der Anwendersicherheit bei den verschiedenen Arbeitsschritten im Produktionsalltag beschrieben.