IPQA-Technologie
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Wie die In-Process-Qualitätssicherung (IPQA ™) die weltweite Einführung der Metalladditiv-Fertigung in großem Maßstab vorantreibt

Stellen Sie sich vor, Sie könnten den Produktionszyklus für komplexe Teile in Branchen wie Luft- und Raumfahrt und fortschrittliche Fertigung verkürzen. Stellen Sie sich außerdem vor, Sie könnten CAD-Dateien nicht lokal produzieren, sondern von einer Zentrale an entfernte Produktionsstätten an jedem globalen Standort senden.

Gehen Sie diese zwei Schritte weiter und stellen Sie sich vor, Sie könnten die Produktionsqualität „vor Ort“ überwachen in der Prozessqualitätssicherung (IPQA) und dann das gesamte System durch automatisierte Nachbearbeitung verbessern.

Dieses futuristische Bild einer schnellen Produktion könnte ganze Branchen radikal verändern. Fertigungs-, Qualitätssicherungs- und Nachbearbeitungsmethoden für komplexe Teile, die einmal Monate dauerten, konnten auf Tage verkürzt werden.

Darren Beckett, CTO von Sigma Labs ist vielleicht der Experte für IPQA und genau dies ist die Zukunft, die er gerade erlebt. Mit Blick auf die Zukunft malt er ein Bild der vierten industriellen Revolution und Innovation, die der Vorstellungskraft trotzt.

Das ultimative Ziel ist es, dass das IPQA-System von Sigma Labs eine Branche mit unbegrenzten Designparametern eröffnet, die eine globale Zusammenarbeit ermöglicht.

Derzeit machen Darren und Sigma Labs schnelle Fortschritte bei der Weiterentwicklung der Technologie und Qualität, die dies ermöglichen.

Technologie

IPQA stellt eine neue innovative Technologie dar, mit der Metalladditivprozesse überwacht werden, die auch als 3D-Metalldruck bezeichnet werden. Dies ist erforderlich, da die aufstrebende Metalladditiv-Fertigungsindustrie (AM) einfach nicht als vertrauenswürdige Technologie akzeptiert werden kann, ohne dass Sicherheitsvorkehrungen zur Qualitätssicherung getroffen wurden.

„Stellen Sie sich eine Technologie vor, bei der sich die Schmiede mit einem Laser in Echtzeit bewegt. Das ist eine Menge Komplexität “, sagt Beckett. Eine Herausforderung bei der IPQA von Sigma Labs besteht darin, dass eine Abtastung bei 200 kHz erforderlich ist, um die hohe Temperatur oder die relative Temperatur zu untersuchen und zu verstehen, was im Schmelzbad geschieht.

Glücklicherweise konnte Sigma Labs diese 200-kHz-Sampling-Herausforderung bewältigen: „Wir haben es mit Polaris Motion geschafft. Wir konnten andere Architekturen weiterentwickeln und öffnen, andere Maschinenspezies, auf die wir ohne ihre Erfahrung sonst nicht zugreifen könnten, und uns bei unserer Datenerfassung helfen “, sagt Beckett.

POLARIS-Motion-Controller
POLARIS SL2-100 Modul
SL2-100 Steuerkarte
MERCURY-Netzwerk
SL2-100 Galvoscanner
Sigma Labs-HMI

Qualität

Qualitätsfragen sind ein weiterer Grund, warum die großtechnische Einführung von Verfahren zur Herstellung von Metalladditiven noch nicht erfolgt ist. Die derzeitige Qualitätskontrolle umfasst zerstörende Tests und CT-Scans. Beide Techniken sind zeitaufwändig und kostenintensiv und bieten keinen Weg zur In-Process-Überwachung oder zur Möglichkeit einer In-Process-Reparatur.

Darüber hinaus treten die aktuellen Qualitätspraktiken auf, nachdem das Teil hergestellt und aus der 3D-Druckmaschine entfernt wurde, wodurch erhebliche zusätzliche Schritte, Kosten und Zeit hinzugefügt werden. IPQA ermöglicht Anpassungen und Korrekturen direkt während des Erstellungsprozesses, lange bevor die Qualitätssicherung nach der Produktion überhaupt beginnen würde.

Beckett erklärt, dass bei der Herstellung von Metalladditiven thermische Daten in Simulationsmodelle zurückgeführt werden können, um zu erfahren, wie bessere Teile hergestellt werden können. Dies gilt auch für alle Teilebestände. Ersatzteile müssen in Lagern auf Lager gehalten werden, was mit enormen Betriebskosten verbunden ist. Mit genügend Vertrauen in die Qualität dieses neuen Prozesses können diese Teile bei Bedarf gedruckt und mit einer In-situ-Prozessüberwachungstechnologie hergestellt werden.

Das Versprechen dieser Überwachungs- und QS-Technologien führt zu einer Reihe innovativer Lösungen. Eine solche Lösung ist das synchrone Polaris UniverseOne ™ -Datenerfassungssystem, das ein wesentlicher Bestandteil der IPQA-Lösung von Sigma Labs ist.

Beckett fügt hinzu, dass die Signalqualität von Polaris eine große Sache ist. „Unsere Technologie funktioniert ohne ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis nicht richtig. Polaris hat das unten. Ich sehe die Qualität, unsere Kunden sehen die Qualität und sie sind ständig begeistert davon. “

„Unser Ziel ist es, der De-facto-Standard für IPQA von Drittanbietern zu sein“, sagt Beckett. „Als wir uns auf den Weg machten, um diese Aufgabe zu erfüllen, wussten wir, dass wir einen Partner für die Datenerfassung benötigen. Polaris Motion verfügt über das Know-how, um die von uns benötigte Technologie bereitzustellen. “

Tom Erlic, Mitbegründer von Polaris Motion, sagt dazu: „Es war sehr aufregend und demütig für uns, mit Sigma Labs zusammenzuarbeiten, um ihre Technologie zu unterstützen. Zu sehen, wie die Technologie dazu beiträgt, die Beschränkungen des additiven Herstellungsprozesses zu überwinden, zwingt uns wirklich dazu, den Umschlag weiter zu verschieben. “

Was kommt als nächstes

Das Versprechen dieser Technologie lässt sich nicht leugnen, aber um Vertrauen zu fördern, müssen die Menschen Benutzer der Prozesse werden. Immer mehr Institutionen übernehmen AM. Neue Investoren kommen ebenfalls auf den Markt. Sie werden die Weiterentwicklung von AM und Design finanzieren. Eine neue Generation von Ingenieuren steht ebenfalls vor der Tür, die begeistert sind, sich den additiven Konstruktionsprinzipien zuzuwenden.

Beckett sagt: „Wir wissen, wohin wir wollen, können aber nicht schnell genug dorthin. Sie müssen warten, bis die Leute bereit sind, diesen nächsten Schritt zu akzeptieren. “

Er stellt fest, dass seine Beziehung zu Polaris beim Übergang von Sigma Labs geholfen hat. "Was mir an Polaris gefällt, ist, dass wir bereits darüber nachdenken, welche Infrastruktur für den nächsten Schritt erforderlich ist."

"Es ist aufregend, Technologien bereitzustellen, die die Dinge voranbringen und Sigma Labs an der Spitze halten", sagt Mile Erlic, Präsident von Polaris Motion.

Beckett ist realistisch in Bezug auf die Branche und weiß, dass der Prozess einige Zeit in Anspruch nehmen wird, bevor er für geschäftskritische Anwendungen eingesetzt wird, bei denen das Leben der Menschen von den produzierten Teilen abhängt.

Das heißt, die Zukunft kommt. Algorithmen, Technologien und Prozesse sind ohne gute Daten bedeutungslos. "Historisch gesehen war dies das Einzige, was uns zurückhielt." Aber er sagt: "Polaris liefert."

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