Lassen Sie uns über Standards in der additiven Fertigung sprechen

von Laura Griffiths

28. August 2023

08:00

Standardisierung, Zertifizierung und Qualifizierung können für die additive Fertigung erhebliche Herausforderungen darstellen. Aber wie Amanda Allison, Senior Technical Project Leader beiTWIerzähltTCTSie sind auch von entscheidender Bedeutung, um die Akzeptanz kritischer Endverbrauchsteile zu steigern.

Als führende unabhängige Forschungs- und Technologieorganisation, die seit 1946 Wissen und Sicherheit in den Bereichen Technik, Materialien und Verbindungstechnologien bietet – und die erste Organisation im Vereinigten Königreich, die eine unterzeichnete AM-Anlagenqualifikation von Lloyd's Register für den 3D-Druck von Edelstahl erhalten hat Teile durch Pulverbettfusionslaserstrahl – TWI kennt vielleicht besser als die meisten die Hürden rund um AM-Qualifizierungsprozesse.

„Vor zehn Jahren war die Entwicklung von Zertifizierungs-, Qualifizierungs- und Standardisierungsrahmen aufgrund der geringen Bereitschaft sowohl der Technologie als auch der Industrie minimal. Auch ihrer Entwicklung wurde keine Priorität eingeräumt“, sagte Allison mit Blick auf die sich verändernde AM-Standards-Landschaft. „Da sich die Technologie jedoch weiterentwickelt und immer mehr Teile hergestellt und in Betrieb genommen werden, besteht ein zunehmender Druck, diese Rahmenbedingungen zu fokussieren und weiterzuentwickeln, um die Qualität und Sicherheit von AM-Produkten sicherzustellen.“

Im Jahr 2015 startete TWI ein gemeinsames Industrieprojekt mit Lloyd's Register, um die Zertifizierung von Metall-AM-Komponenten für den Einsatz im Energie- und Offshore-Bereich zu untersuchen. Im Rahmen der Zusammenarbeit arbeitete TWI mit einer Reihe industrieller Mitgliedsorganisationen zusammen, um Demonstratorteile für die AM-Produktion zu testen und zu zertifizieren. Daraus wurde eine Reihe branchenrelevanter AM-Zertifizierungsleitfäden für AM-Prozesse (Pulverbettfusion durch Laser, Elektronenstrahl, gerichtete Energieabscheidung durch Laser und draht- und lichtbogenbasierte AM) erstellt.

„Die Entwicklung von Standards erleichtert es der Industrie, die Technologie zu übernehmen, aber ich denke, dass es in manchen Kreisen immer noch an Vertrauen mangelt, weil AM sehr störend sein kann und sich schnell weiterentwickelt. Es gibt auch keinen genauen Zeitplan für zertifizierte Teile“, sagte Allison. „Mit einem starken Katalog von Standards trägt es dazu bei, das Vertrauen der Branche in den Einsatz der Technologie zu stärken, und – was noch wichtiger ist – es standardisiert den Ansatz für die Prozesse und Verfahren zur Implementierung, unabhängig davon, wer die AM-Technologie verwendet.“

Allison fuhr fort: „Wir sehen auch viel mehr Beispiele für die Zusammenarbeit internationaler Normungsgremien, was dazu beiträgt, Doppelarbeit zu vermeiden und die Ressourcen zu maximieren.“ Dies ist besonders wichtig, da die Landschaft so riesig ist und eine große Anzahl von Interessengruppen aus verschiedenen Industriesektoren umfasst. Die Zusammenführung von Fachwissen und Wissen zur Harmonisierung des Ansatzes ist etwas, das sich in den letzten Jahren meiner Meinung nach recht schnell entwickelt hat und das ich unterstütze.“

Allison verweist auf die Arbeit von ASTM (das 2009 den ersten AM-Standard veröffentlichte) und der ISO-Ausschüsse, die maßgeblich an der Entwicklung von Standards für AM-Prozesse beteiligt waren. Es bestehen jedoch weiterhin Hindernisse und Lücken: die Notwendigkeit, wiederholte Tests für Teile zu vermeiden, die möglicherweise nur geringe Designunterschiede aufweisen; Standards, die die Qualifizierung verschiedener AM-Systeme unterstützen können; oder die Umsetzung digitaler Qualifizierung und Zertifizierung.

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„Die AM-Teilezertifizierung kann ziemlich kostspielig sein und auch ein schwieriger Weg sein, insbesondere wenn man versucht, sich in der AM-Standards- und Zertifizierungslandschaft zurechtzufinden und gleichzeitig versucht, eine Verbindung zu bestehenden Standards des Industriesektors herzustellen“, erklärte Allison. „Ich denke auch, dass für die Anlagenqualifizierung die Entwicklung und Nutzung digitaler Arbeitsabläufe von größter Bedeutung ist, um alle Prozessschritte, die Teile durchführen, zuverlässig zu verfolgen und den Fortschritt zu überwachen und zu steuern, um die Übereinstimmung mit den Verfahren sicherzustellen.“

Während das Bewusstsein für AM-Frameworks wächst, erfordert das Verständnis der verschiedenen Schritte und Überlegungen entlang der AM-Wertschöpfungskette Zeit und Bildung. Laut Allison „steht die Zertifizierung bei Investitionen in AM oft an letzter Stelle auf der Prioritätenliste.“

„Dies kann später zu Problemen führen“, sagte Allison. „Für mich beginnt die Zertifizierung bereits in der Designphase. Unternehmen müssen sich zu Beginn mit den Zertifizierungsanforderungen befassen, da diese starke Auswirkungen auf die AM-Prozesskette haben können.“

Da sich die AM-Einführung beschleunigt, die Stückzahlen steigen und die Aussicht auf eine verteilte Fertigung wahr wird, müssen Rahmenbedingungen vorhanden sein, um diese Ambitionen zu unterstützen.

von Laura Griffiths

28. August 2023

08:00