Datenerzeugung für die Prozesskette der Additiven Produktion

Voraussetzung für den additiven Aufbau eines Bauteils sind, neben dem Zugang zu einer Produktionsanlage, vollständige 3D-Geometrieinformationen. Für deren Anfertigung können 3D-CAD-Programme genutzt werden, die die dreidimensionalen Daten in ein Facettenmodell –STL, additive manufacturing file format (AMF) – umwandeln. Dabei wird die Bauteilform über Dreiecke angenähert (Triangulation). Bei gekrümmten Flächen kann es daher, je nach Anzahl der Dreiecke, zu Ungenauigkeiten und Abweichungen vom eigentlichen Entwurf kommen. Die Datenmenge steigt mit Anzahl der Dreiecke und somit mit der gewünschten Genauigkeit oder Bauteilkomplexität an. Die an gedruckten Bauteilen häufig erkennbaren Dreiecksfacetten sind ein Resultat der Geometrieannäherung durch das STL-Format.

Sollen Gegenstände oder Körper als Grundlage für die Datenerstellung genutzt werden, bieten moderne, taktile oder optische Messtechniken die Möglichkeit dazu (zum Beispiel 3D Scanning). In den letzten Jahren haben sich verschiedene Techniken entwickelt, mit denen die Daten in unterschiedlich genauer Auflösungsqualität aufgenommen werden können. Die einfachste Möglichkeit für das 3D-Scannen ist sicherlich das Arbeiten mit Fotos.

 

Eine Digitalkamera kann heute aus mindestens 20 Fotos mit einer geeigneten Software ein beliebiges Objekt in ein 3D-Modell transferieren. Zur qualitativ hochwertigen Datenerfassung sind in den letzten Jahren eine Vielzahl von Scansystemen am Markt erschienen. Diese arbeiten auf Basis der Photogrammetrie und erfassen ein Objekt mit mehreren Kamerasensoren aus verschiedenen Perspektiven. Die verschiedenen Einzelaufnahmen werden in eine Punktwolke überführt, danach erfolgt durch Triangulation die Rekonstruktion von 3D-Oberflächen. Für eine präzisere 3D-Erfassung anspruchsvoller Oberflächen arbeiten hochwertige 3D-Scanner mit Lichtschnitten beziehungsweise Streifenprojektionen. Um die Anzahl der Bildinformationen zu erhöhen, werden Lichtmuster auf ein Objekt projiziert, der Körper gedreht und die Winkelveränderungen erfasst. Ergebnis ist eine detailliertere Punktwolke, die als Grundlage für das 3D-Geometriemodell dient. Zusätzlich können farbechte Texturen mit bis zu 16.384 x 16.384 Pixeln und 16,7 Millionen Farben erfasst werden.

Photogrammetrische 3D-Scan-Technologie für die Produkt- und Körpererfassung (Quelle: botspot)

Bild: Photogrammetrische 3D-Scan-Technologie für die Produkt- und Körpererfassung (Quelle: botspot)

Beim sogenannten Slicing werden die STL-Daten beziehungsweise das 3D-Datenmodell mit einer gesonderten Software in den für 3D-Drucker lesbaren G-Code umgerechnet und um maschinenrelevante Daten ergänzt. Um den vorhandenen Bauraum einer Anlage optimal auszunutzen, können mehrere Bauteile optimal auf der Bauteilplattform verteilt beziehungsweise so ausgerichtet werden, dass auf Stützkonstruktionen möglichst verzichtet werden kann. Auch durch Festlegung von Prozessparametern, wie zum Beispiel der Lasergeschwindigkeit beim SLS oder Schichtstärke beim FLM, können die Qualität der Bauteiloberflächen und die Herstelldauer entscheidend beeinflusst werden. Der G-Code ermöglicht anschließend die exakte Ansteuerung der Maschine.

Hessen Trade & Invest GmbH
Technologieland Hessen

  • Mainzer Str. 118
    65189 Wiesbaden
    Tel +49 611 95017-8672
    info@technologieland-hessen.de

  • Logo Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen Projektträger: Logo Hessen Trade & Invest