Ein wichtiges Thema in der additiven Fertigungsindustrie ist die Qualität der fertigen Teile. Je nach der verwendeten 3D-Drucktechnologie und der vorgesehenen Anwendung ist diese mehr oder weniger erschwinglich. Bei pulverbettbasierten Systemen ist es wichtig, ein umfassendes Verständnis der Technologie zu haben. Dies gilt vom Entwurf der Modelle bis hin zur Herstellung der endgültigen Teile, um das Fehlerrisiko zu minimieren. In diesem Zusammenhang hat das in Chicago ansässige Startup Phase3D eine Lösung für die Echtzeitkontrolle des Fertigungsprozesses entwickelt. Das System ist sowohl mit Powder Bed Fusion-Technologien als auch mit dem 3D-Druck im Binder-Jetting kompatibel. Wir sprachen mit dem CEO des Unternehmens, um mehr über diese Lösung zu erfahren und darüber, wie sie Anomalien während der additiven Fertigung erkennen kann, um die beste Qualität zu erzielen.
3DN: Könnten Sie sich selbst und Ihre Verbindung zum 3D-Druck vorstellen?
Mein Name ist Niall O’Dowd und ich bin der CEO und Gründer von Phase3D. Ich bin seit 2010 vom 3D-Druck fasziniert, als ich zum ersten Mal Zugang zu dieser Technologie hatte. Seitdem habe ich eine Beziehung zum 3D-Druck, sowohl als Hobby als auch als industrielles Fertigungswerkzeug. Als ich klein war, war ich besessen von CAD. Zu sehen, wie mein erster Skulpturentwurf mit einem Desktop-3D-Drucker (MakerBot Cupcake) für meine Kunstausstellung in der High School zum Leben erweckt wurde, war erstaunlich. Ich entwarf ein Set aus mehreren Teilen und es bedurfte mehrerer Iterationen von Design und Herstellung, um die richtige Passform zu finden. Damals war es mir noch nicht bewusst, aber diese Erfahrung, so schnell und reibungslos von der Fantasie zur Realität zu gelangen, war der Beginn meiner Reise mit additiven Technologien.
Niall O’Dowd, CEO von Phase3D.
Meine Leidenschaft für das Entwerfen von Skulpturen verwandelte sich in eine Liebe zum Ingenieurwesen, die mich dazu brachte, einen Abschluss in Maschinenbau zu machen. Während meines Studiums haben sich die additiven Technologien durch eine Reihe industrieller Anwendungen in Art und Umfang rasch weiterentwickelt. Additive Fertigungsverfahren (AM-additive manufacturing) erwiesen sich als unschätzbare Ressource für meine Robotikkurse am Rochester Institute of Technology.
Ich beschloss, meine Ausbildung mit einer Promotion im Bereich Structural Health Monitoring fortzusetzen, dem Gebiet der zerstörungsfreien Bewertung zur Erkennung und Vorhersage von Fehlern in hergestellten Komponenten. Mit finanzieller Unterstützung des US-Energieministeriums erfand ich eine In-situ-Überwachungstechnologie, die ein wiederholbares, kalibrierbares, auf Einheiten basierendes SHM-System zur Erkennung von Defekten im Mikrometerbereich, die während des AM-Prozesses entstehen, ermöglichte. Nach dem erfolgreichen Abschluss meiner Promotion habe ich den nächsten Schritt getan: die Kommerzialisierung dieser Technologie mit der Gründung von Phase3D.
3DN: Was macht Phase3D und wie kam es zur Gründung?
Phase3D ist ein 2021 gegründetes Startup, das vom Department of Energy’s Office of Advanced Manufacturing, der National Science Foundation und dem Verteidigungsministerium finanziert wird. Unser Ziel ist es, den Anwendern von Powder Bed Fusion (PBF) AM-Prozessen durch die Bereitstellung einer zuverlässigen Technologie zur Qualitätssicherung von Bauteilen zu helfen. Wir konzentrieren uns speziell auf kritische Märkte wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Nuklearindustrie, Energie und Automobilindustrie.
Das Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, die fortschrittliche Fertigungsindustrie mit datengesteuerten Methoden zur Gewährleistung der Teilequalität zu versorgen. Unser Hauptprodukt, Fringe, ist ein Computer-Vision-System, das jede Schicht eines Bauteils für jeden PBF-Prozess prüft, um Fehler zu klassifizieren und die Qualität des Teils zu zertifizieren.
Unser Team hat aus erster Hand erfahren, wie leistungsfähig AM ist und welche Auswirkungen unsere Fringe-Technologie auf die Welt haben kann. Probleme mit der Zuverlässigkeit, der Wiederholbarkeit und der Qualität der Teile behindern nach wie vor eine breitere Akzeptanz des 3D-Drucks für viele potentielle Anwendungen. Ich habe Phase3D gegründet, um die Akzeptanz zu beschleunigen und die nächste Phase der additiven Technologie einzuleiten: die Herstellung von Teilen auf Produktionsniveau. Wir sind davon überzeugt, dass mit einer genauen und zuverlässigen datengestützten In-situ-Prüfung die Teile in Echtzeit zertifiziert und anschließend schneller in die Lieferkette integriert werden können.
Darüber hinaus wird mit der Ausweitung von AM auf die Produktion von unternehmenskritischen Teilen die Standardisierung und Zertifizierung zu einer Voraussetzung. Während die traditionelle Fertigung über bewährte Qualitätskontrollmaßnahmen verfügt, hat die Innovationsgeschwindigkeit des 3D-Drucks dazu geführt, dass die Zertifizierungs- und Qualitätsstandards etwas hinterherhinken. An dieser Stelle kommt Phase3D ins Spiel.
Phase3D trägt zur Beschleunigung der additiven Fertigung im industriellen Maßstab bei.
3DN: Könnten Sie uns mehr über die „Fringe“-Lösung erzählen? Wie funktioniert sie?
Fringe ist eine Echtzeit-In-situ-Inspektionslösung für pulverbasierte AM-Prozesse, die Unternehmen objektive Messungen des Produktionsprozesses ermöglicht. Die Technologie nutzt strukturiertes Licht zur Messung des Pulvers und der verschmolzenen oder verklebten Oberfläche in tatsächlichen Messungen in Mikrometern. Fringe-Benutzer haben die Möglichkeit, Daten von jeder Schicht eines jeden Teils in jedem Fertigungsprozess zu sammeln und zu analysieren. Phase3D arbeitet daran, die Annahmen über 3D-Druckverfahren zu beseitigen, die die Akzeptanz behindern.
Techniker, Ingenieure, Designer, Manager und Qualitätssicherungs-Teams nutzen Fringe in einer Vielzahl von fortschrittlichen Anwendungen, um hochwertige, zuverlässige Daten zu sammeln. In der Fertigung nutzen Techniker Fringe, um die Durchlaufzeiten zu verkürzen und die Ursache von Fertigungsfehlern zu identifizieren. Darüber hinaus liefert Fringe den Konstrukteuren von Teilen verwertbare Daten, um Konstruktionsiterationen mit objektiven Daten darüber zu beschleunigen, was und wo während der Fertigung passiert ist. Manager nutzen die Daten von Fringe, um die Maschinenauslastung zu erhöhen und die Gesamtqualität der Endverbrauchsteile zu gewährleisten, die dann an das Qualitätskontrollteam weitergegeben werden können.
3DN: Welche Vorteile bietet es für den 3D-Druckprozess?
Fringe bietet quantifizierbare, wiederholbare und kalibrierbare Messungen für PBF-Prozesse. Durch die Hinzufügung objektiver Messungen zu den Fertigungsprozessen können die additiven Technologien endlich ihr wahres Potential für produktions- und unternehmenskritische Teile erreichen. Ein Unternehmen, das Fringe einsetzt, kann wichtige Entscheidungen schneller treffen. Ein Beispiel ist die Erkennung, wann ein Teil aufgrund einer Anomalie, die das Tool während der Herstellung feststellt, ausfallen wird. Der Techniker kann den Prozess stoppen, das Problem beheben und ihn innerhalb von Minuten oder Stunden wieder starten, anstatt das fehlerhafte Teil während der Qualitätskontrolle zu identifizieren und Wochen, wenn nicht sogar Monate zu verschwenden.
Das In-situ-Überwachungssystem von Phase3D beseitigt die Annahme, dass die Pulverschicht während des Herstellungsprozesses flach ist, indem es genaue Messungen des Pulverausbreitungs- und Schmelzprozesses liefert. Dies ermöglicht es den Anwendern, den Herstellungsprozess zu verstehen und die Produktivität zu verbessern. Das Ziel ist es, eines nicht allzu fernen Tages geburtsqualifizierte Teile für kritische Anwendungen herzustellen.
Fringe zeigt Anomalien im 3D-Druckprozess anhand objektiver und quantifizierbarer Daten auf.
3DN: Auf welche Märkte und Anwendungen zielt Phase3D ab?
Phase3D konzentriert sich auf die Wertschöpfung an der Spitze des 3D-Drucks, für F&E- und Produktionseinrichtungen. Forschungseinrichtungen wie das Marshall Space Flight Center der NASA, das Air Force Research Lab und das Oak Ridge National Lab nutzen Fringe. Dies ermöglicht ein tiefes Verständnis der Interaktion zwischen dem Pulver und dem Teil, die Aufzeichnung von Prozessanomalien und die Korrelation von Druckbedingungen und Teileleistung. Produktionsindustrien, in denen die Qualität und Effizienz von Teilen entscheidend sind, wie z. B. die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik, die Nuklearindustrie und der Energiesektor, profitieren in hohem Maße von den dokumentierten, datengesteuerten Qualitätssystemen von Fringe.
3DN: Haben Sie noch abschließende Worte an unsere Leserschaft?
Unser Ziel ist es, die additive Fertigungsindustrie durch die Bereitstellung einer zuverlässigen Technologie zur Qualitätssicherung von Teilen zu unterstützen. Unser Team wird im Jahr 2024 an Branchenveranstaltungen teilnehmen. Um über unsere Aktivitäten auf dem Laufenden zu bleiben, besuchen Sie unsere Website. Und schließlich wächst unser Team aus Ingenieuren, Entwicklern und Vordenkern ständig. Wenn Sie also mit einem leidenschaftlichen und dynamischen Team zusammenarbeiten möchten, sehen Sie sich unsere Stellenangebote auf LinkedIn an.
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*Bildnachweise: Phase3D