Entwicklung und Validierung einer automatisierten, dreidimensionalen Oberflächenanalyse zur Qualitätskontrolle von additiv gefertigten Bauteilen

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Additive Fertigungsverfahren ermöglichen die wirtschaftliche Herstellung individueller Bauteile ab der Stückzahl eins, wodurch die traditionelle Stichprobenprüfung oft nicht anwendbar ist. Stattdessen sind Einzelteilprüfungen gängige Praxis, jedoch ist der Aufwand für manuelle Prüfungen und die Programmierung automatisierter Qualitätskontrollen aufgrund der hohen menschlichen Involvierung beträchtlich. Diese Dissertation beschreibt eine Methodik zur automatisierten Qualitätskontrolle additiv gefertigter Bauteile mithilfe eines Industrieroboters. Basierend auf 3D CAD- und Produktionsprozessdaten werden potenziell kritische Oberflächensegmente identifiziert und für den Prüfprozess ausgewählt. Diese Segmente werden durch autonome Algorithmen in ein Roboterprogramm übertragen, das eine optimierte Bauteilprüfung ermöglicht. Eine Simulation des Prüfprozesses bietet erweiterte Kollisionskontrollen und eine Vorhersage der Prüfzeit sowie der Prüfkosten im Verhältnis zu den Herstellungskosten. Der Prüfprozess erfolgt mit einem konfokalen Mikroskop, das eine dreidimensionale Oberflächentopographieanalyse ermöglicht, da die zweidimensionale Tastschnittmethode bei additiv gefertigten Oberflächen stark limitiert ist. Die Dissertation definiert den Begriff der Auto-Isotropie und zeigt, dass zweidimensionale Messprofile nicht zielführend sind. Eine dreidimensionale Analyse ermöglicht eine realistischere Abbildung der Oberflächentextur und ein