Neue Norm dient als Richtschnur

Serienreife Fertigungsqualität sicherstellen

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Großserien fordern Anwender additiver Fertigungsverfahren wie dem pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen immer wieder heraus. Fehlende Erfahrungswerte, unausgereifte Prozesse oder nicht standardisierte Werkstoffe sind dafür die Gründe. TÜV SÜD Product Service zeigt, wie Zertifizierungen und eine neue Norm weiterhelfen.

Mit höheren Stückzahlen wachsen meist die sicherheitstechnischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Produktrisiken. Aus Qualitätsmängeln können kostenintensive Nacharbeit oder Rückrufe resultieren. Um dem entgegen zu wirken ist die Reproduzierbarkeit und Rückverfolgbarkeit der Produktqualität entscheidend. Auch sollte der Herstellungsprozess exakt definiert sein. Die Qualifizierung der Mitarbeiter wie Bediener, Ingenieure, QM-Manager, Vertriebsmitarbeiter und Projektleiter zählt ebenfalls dazu.

Zu qualifizieren sind der Betrieb der Anlage, das Ausgangsmaterial und dessen Management sowie der Fertigungsprozess selbst. Die Dokumentation sollte, neben der Wartung und der Kalibrierung der Anlagen und Prozesse, die Historie zu den Werkstoffen und Bauteilen sowie CAD-Prozesse und ein reproduzierbares Datenhandling beinhalten. Unabdingbar sind Prozessbeschreibungen beispielsweise in Form von Arbeitsanweisungen und Laufkarten – samt der zugehörigen Qualitätskenngrenzen (Mindestanforderungen). Die Fertigung ist mittels Stichproben und Materialanalysen kontinuierlich zu überwachen.

DIN SPEC 17071 hilft

Eine DIN SPEC als Vorläufer für eine spätere DIN-Norm hilft dabei, frühzeitig die Qualitätsanforderungen an neue Technologien und Verfahren zu definieren. Die technologisch und operativ nötige Qualitätskontrolle anhand DIN SPEC 17071 („Anforderungen an die Herstellung von Bauteilen mittels additiver Fertigung – Leitfaden für qualitätsgesicherte Prozesse“) ermöglicht selbst kleinen und mittleren Unternehmen eine Fertigungsreife für höhere Stückzahlen aufzubauen. Die Publikation erfolgt im dritten Quartal 2019.

Mit ihr minimieren Unternehmen Risiken und machen Investitionen in neue Produktionslinien transparent, anstatt versuchsweise oder intuitiv vorzugehen. Das erleichtert die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle – wie zum Beispiel dezentrale Fertigungsstätten mit verkürzten Lieferzeiten. Die DIN SPEC 17071 wird derzeit in einem Konsortium mit den Unternehmen Deutsche Bahn, Siemens und MT Aerospace entwickelt. TÜV SÜD übernimmt die Projektleitung.

Neben TÜV SÜD Product Service und dem Deutschen Institut für Normung (DIN NA 145 Additive Fertigung) arbeiten Gremien wie das Joint Committee von ISO (ISO/TC 261) und ASTM (F42) mit unterschiedlichen Marktteilnehmern an weiteren Standards. Ein Beispiel ist die ISO/ASTM 52920 (Entwurf) zur Konformitätsbewertung additiver Fertigungsstätten innerhalb industrieller Fertigungsumgebung. Ziel der ISO/ASTM Standards ist es Unternehmen den Aufbau industrieller Fertigungskapazitäten für Großserien auch auf dem globalen Markt zu erleichtern.

Regulierte Branchen

Für regulierte Branchen wie Luftfahrt, Medizin, Mobilität oder Druckgeräte und sonstige sicherheitsrelevante Bauteile müssen besonders hohe Anforderungen erfüllt werden. Noch stärker im Fokus stehen dabei die Materialprüfung, eine transparent und reproduzierbar dokumentierte Maschinenabnahme sowie die gesamte Führung des Fertigungsprozesses.

Um die zusätzlichen Anforderungen zu erfüllen, bietet TÜV SÜD Prüfungen und Zertifizierungen für Ausgangsmaterialien und Bauteile, Risikomanagement, Designverifizierung sowie eine Prozessketten- und Produktzertifizierung, aber auch die Prüfung der Sicherheit und Leistungsfähigkeit von 3D-Druck Hardware. Hierunter fallen beispielsweise die mechanischen Systemeigenschaften in Kombination mit einem Parametersatz oder die Benutzerfreundlichkeit einer Anlage.

Ein Beispiel für eine geregelte Branche ist der Personen- und Güterverkehr. Als größtes Verkehrsunternehmen Mitteleuropas unterhält die Deutsche Bahn eine heterogene Fahrzeugflotte und die zugehörige Infrastruktur. Um Stillstände und Ausfälle zu vermeiden, ist die Verfügbarkeit einer großen Bandbreite an Ersatzteilen entscheidend – für Fahrzeuge und Anlagen verschiedener Hersteller und aus unterschiedlichen Baujahren. Vor allem bei zunehmend abgekündigten oder immer schwerer zu beschaffenden Komponenten wächst der Bedarf an additiv fertigenden Zulieferern.

Zertifizierung „Additive Manufacturer“

Einkäufer, die sicher sein wollen, dass der Auftragsfertiger alle nötigen Standards implementiert hat, orientieren sich an Prüfzeichen. Die Zertifizierung „Additive Manufacturer“ von TÜV SÜD Product Service ist ein unabhängiges Begutachtungsverfahren für gesicherte Fertigungsqualität. Dadurch wird nicht nur die Reproduzierbarkeit und Rückverfolgbarkeit der Produktqualität nachgewiesen, sondern auch ein durch Standards definierter Herstellungsprozess.

Das Prüfprogramm umfasst je nach Anwendung bis zu 250 Kriterien und basiert zu 40 Prozent auf bereits veröffentlichten Additive-Manufacturing-Standards. Zugleich bezieht TÜV SÜD Product Service bereits heute die in DIN SPEC 17071 definierten Anforderungen mit ein.

Für die Zertifizierung ziehen die TÜV SÜD-Experten technologieübergreifende Standards, wie die ISO/ASTM 52901 („Anforderungen an die Beschaffung“) oder die ISO 17296-3 („Haupteigenschaften und Prüfverfahren“) heran. Je nach Branche kommen zusätzlich technologiespezifische Standards zu Einsatz; für die Luftfahrt beispielsweise künftig die ISO/ASTM DIS 52942. Diese definiert die Qualifikation von Bedienern pulverbettbasierter Laserstrahlanlagen für Luft- und Raumfahrtanwendungen.

Gesicherte Qualitätsbasis

Die Zertifizierung „Additive Manufacturer“ kann ausschließlich von Unternehmen erreicht werden, die mit industriell einsetzbaren Fertigungsverfahren arbeiten. Beispiele dafür sind pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen und -sintern, Materialextrusionsverfahren oder die badbasierte Photopolymerisation. Ähnlich der DIN EN ISO 3834 für die Schweißtechnik handelt es sich bei der Zertifizierung „Additive Manufacturer“ um die Basis zur Qualitätssicherung von Bauteilen und Konstruktionen. Sie ersetzt keine Produktzertifizierungen für sicherheitsrelevante Bauteile.

Branchen- oder bauteilspezifischen Zusatzanforderungen einer Produktzulassung in geregelten Bereichen erfordern weitere Prüfungen. TÜV SÜD unterstützt auch hier Unternehmen und Anwender mit Dienstleistungen, Zertifizierungen, Trainings und digitalen Services über die gesamte additive Fertigungskette hinweg.

TÜV SÜD Product Service GmbH
www.tuev-sued.de


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