Akustik-Check verhindert schlechten 3D-Druck

Fehler in der Struktur der Bauteile lassen sich durch verräterische Geräusche zeitnah erkennen

Prinzipskizze der akustischen Überwachung beim 3D-Druck (Illustration: epfl.ch)

Luzern/Dübendorf (pte002/16.01.2024/06:05) - Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Luzern ( https://www.epfl.ch/de ) (EPFL) verbessern die Qualität von Bauteilen aus dem 3D-Drucker per Akustik-Check. Denn Fehler beim Drucken verraten sich durch charakteristische Geräusche. Sobald die Überwachungs-Software einen solchen Fehlversuch entdeckt, wird der Prozess gestoppt und geprüft, ob sich das Missgeschick der Maschine beheben lässt. Wenn nicht, wandert das halbfertige Bauteil in den Ausschuss.

Idealzustand nun realisiert

Herkömmliche Überwachungsmethoden wie Wärmebildkameras und maschinelle Lernalgorithmen sind nicht zuverlässig genug. Oft übersehen sie Mängel oder interpretieren vermeintliche Fehler falsch, was die Präzisionsfertigung schwer fassbar macht und die 3D-Drucktechnik aus wichtigen Branchen wie der Luftfahrt- und Automobilherstellung weitgehend verbannt.

Die Überwachung durch Mikrofone und eine intelligente akustische Auswertung galt lange Zeit als ideal, aber als nicht realisierbar. Das haben Forscher am Labor für Thermomechanische Metallurgie der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der EPFL jetzt widerlegt. Das ist für die Industrie von größter Bedeutung, da es sich um eine sichere und dennoch kostengünstige Lösung zur Überwachung und Verbesserung der Qualität von 3D-gedruckten Produkten handelt.

Qualitätsüberwachung 2.0

"In einer Zeit, in der die Industrie kontinuierlich nach Effizienz, Präzision und Abfallreduzierung strebt, führt diese Innovation nicht nur zu erheblichen Kosteneinsparungen, sondern erhöht auch die Zuverlässigkeit und Sicherheit der hergestellten Produkte", sagt Milad Hamidi Nasab, der Ingenieur, die die Entwicklung der akustischen Qualitätsüberwachung leitet.

Ein entscheidender Moment in der Entwicklung war die Einführung einer adaptiven Filtertechnik durch den Signalverarbeitungsexperten Giulio Masinelli von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ( https://www.empa.ch ). "Dieser Filter", betont Masinelli, "ermöglicht es uns, mit beispielloser Klarheit die Beziehung zwischen Defekten und der begleitenden akustischen Signatur zu erkennen."

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