Inspectie voor additieve manufacturing

9 oktober 2018

Nieuwe maaktechniek vraagt om nieuwe benadering

Eén van de grote trends van dit moment is de opkomst van 3D-printing en aanverwante additieve manufacturing (AM-)technieken. Deze manier van produceren roept echter nieuwe vragen op met betrekking tot de kwaliteit van de AM-onderdelen en de manier waarop deze kwaliteit kan worden gecontroleerd. Reden voor FARO en Autodesk om een white paper te publiceren waarin wordt ingegaan op deze materie.

 

Door de redactie

Een veelgehoorde eis in de huidige maakindustrie is dat de productiviteit omhoog moet en dat fabrieken flexibeler moeten kunnen inspelen op veranderingen in de markt. Dat kan bijvoorbeeld door de inzet van additieve manufacturing (AM), maar dan is het wel belangrijk dat met deze relatief nieuwe techniek niet wordt getornd aan de kwaliteit van het eindproduct. Om deze kwaliteit te kunnen blijven garanderen, zijn productmetingen van essentieel belang en de metrologietechnieken moeten dan ook inspelen op de inzet van AM.

additieve manufacturing

Additieve producten zijn moeilijk met traditionele coördinatenmeetmachines (CMM’s) te inspecteren, hiervoor wordt contactloos en draagbaar scannen toegepast.

Extra uitdagingen
Inspectie van onderdelen elimineert defecte producten voordat ze op de markt komen en door metingen tijdens het productieproces uit te voeren, weten de technici waar de defecten ontstaan en hoe ze kunnen worden opgelost. Inspectie is zeer gebruikelijk bij het traditionele productieproces en hiervoor ook volledig uitgewerkt. Inspectie tijdens het AM-productieproces kent echter extra uitdagingen. Componenten die zijn gemaakt met additieve manufacturing kennen namelijk meer onbekende variabelen dan machinaal bewerkte onderdelen. Het additief produceren van een product gebeurt in een complexe en dynamische thermische omgeving, waarbij de operator niet weet of het component defecten zal vertonen als het klaar is. Er bestaan immers geen gegevens over de kwaliteit van het materiaal voordat het wordt geproduceerd. Aanvullende inspectie is noodzakelijk om te ontdekken of er stress, vermoeiing of andere defecten in het AM-component voorkomen.
Additieve productie is moeilijk met traditionele coördinatenmeetmachines (CMM’s) te inspecteren. Een snellere inspectie voor additieve manufacturing is ook lastiger, omdat AM-processen niet zo nauwkeurig zijn als bijvoorbeeld het snijden van metaal. Daar tegenover staat dat een betere metrologie voor AM ook AM-grondstoffen en kosten zal terugdringen. De uitdaging zit hem dan ook in het reduceren van cyclustijden voor inspectie en het elimineren van afval en kostbare herbewerkingen.

Nieuwe standaarden
Er bestaan nu nog geen universele standaarden voor de manieren waarop additief geproduceerde onderdelen moeten worden geïnspecteerd. Het opschalen van het gebruik van AM zal invloed hebben op de industriestandaards en uitdagingen scheppen voor internationale organisaties als ISO bij het vaststellen van geschikte standaards voor AM-metrologie in snelle, flexibele fabrieken. De lab-gebaseerde CMM krijgt daarnaast versterking van contactloze scanners, mobiele en robotgemonteerde CMM’s, en scannerarrays voor snelle controle en meting na het AM-maakproces.
Voor AM-metingen wordt contactloos en draagbaar scannen toegepast. Draagbare scanners kunnen daarbij alle gegevens voor AM-onderdelen verzamelen met een voorgeprogrammeerde set scans en via software verschillende analyses toepassen.
Een scanarray van meerdere imagers – meerdere scanners – kan worden ingezet voor het meten van meervoudige AM-onderdelen, die in verschillende posities worden gemeten op het moment dat ze uit de printer of AM-machine komen. Deze array-eenheden kunnen worden verbonden met een zogenaamde ‘Industry 4.0-database binnen een netwerk’ voor het vastleggen van inspectiestatistieken en die statistieken weer terugkoppelen naar het productiesysteem.
Software zoals Autodesks Nettfab wordt gebruikt voor AM, voor het programmeren van verschillende machinetypes voor additieve processen, voor het doen van metingen van componenten en bepalen van hun geschiktheid voor additief produceren.

additieve manufacturing

Binnen Industrie 4.0 is er een trend om meetapparatuur buiten het inspectielab en upstream naar de fabrieksvloer te brengen.

Verbonden fabrieken
Nieuwe meetmethoden, die meer technologie tijdens de bewerking vereisen, verkleinen menselijke tussenkomst. Dankzij meetgegevens, gekoppeld aan een productie-informatiesysteem dat bijvoorbeeld de metingen automatisch kan ontvangen, valideren en doorgeven, ontstaan verbonden fabrieken waarbij bijvoorbeeld grondstoffenleveranciers worden aangestuurd door fabrikanten om de kwaliteit van de grondstoffen te verbeteren om een beter product te kunnen maken. Bedrijven als FARO stimuleren de trend om meetapparatuur buiten het inspectielab en upstream naar de fabrieksvloer te brengen, waardoor het mogelijk is om tijd te besparen en afval en herbewerking upstream te verminderen.
Eén van de toekomstige uitdagingen bij het inspecteren van AM-producten is het maken van kritische componenten die interne inspectie vereisen. De volgende stap van de inspectie voor additieve productie is het perfectioneren van een flexibel productieproces voor een onderdeel dat elke keer weer anders kan zijn, in een proces dat grotere volumes aankan.
De hele white paper van FARO en Autodesk over de beperkingen en oplossingen voor metrologie voor additieve manufacturing is te downloaden via onderstaande website.

Website FARO/Smart Factory

Comments are closed.