Additive Fertigung Genaue Analysen von Werkstücken aus dem 3D-Druck

Von Rainer Klose

Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Paul Scherrer Instituts (PSI) bieten nun auch Röntgenspezialisten der Empa ihren Industriepartnern Zugang zu modernster Materialanalytik von 3D-Druck-Werkstücken. Zu diesem Zweck ist die Empa seit Kurzem Mitglied im Technologietransferzentrum «ANAXAM» in Villigen.

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Röntgentomografie-Aufnahme des Eureca-Satelliten (Grösse etwa 3 m x 6 m x 3 m), der von 1992 bis 1993 im Erdorbit kreiste und vom Spaceshuttle Endeavour wieder zur Erde zurückgebracht wurde. Der Satellit ist heute im Verkehrshaus der Schweiz mit einer detaillierten Röntgenanalyse der Empa ausgestellt.
Röntgentomografie-Aufnahme des Eureca-Satelliten (Grösse etwa 3 m x 6 m x 3 m), der von 1992 bis 1993 im Erdorbit kreiste und vom Spaceshuttle Endeavour wieder zur Erde zurückgebracht wurde. Der Satellit ist heute im Verkehrshaus der Schweiz mit einer detaillierten Röntgenanalyse der Empa ausgestellt.
(Bild: Empa)

Die Mitgliedschaft im Technologietransferzentrum ANAXAM, das 2019 vom Paul Scherrer Institut (PSI), der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), dem «Swiss Nanoscience Institute» (SNI) und dem Kanton Aargau initiiert wurde, fördert einerseits den Erfahrungsaustausch unter Forschenden im wachsenden Bereich des «Additive Manufacturing». Vor allem aber stehen Industrieunternehmen nun wichtige zusätzliche analytische Geräte zur Verfügung – ein wichtiger Faktor, um bei der Qualitätskontrolle im 3D-Druck die Nase vorn zu behalten.

Röntgentomografie für Schweres und Leichtes

Interessant für Entwickler von 3D-Druck-Lösungen dürften vor allem drei Empa-Geräte sein. Im Hochenergie-Röntgentomograf Linac, der vor allem für grosse Werkstücke geeignet ist, können Werkstücke bis zu 70 Zentimeter Durchmesser und bis zu 2 Meter Höhe untersucht werden. Die Röntgenstrahlung durchdringt Stahl bis zu 35 Zentimeter Dicke. Auch Röntgenaufnahmen von Proben aus Stahlbeton sind mit diesem Gerät problemlos möglich. Auf der anderen Seite der Skala steht der Röntgentomograf RX, der Bilder mit einer Auflösung von 0,6 Mikrometern anfertigen kann. So sind auch kleinste Materialfehler erkennbar. Die Phasenkontrast-Röntgengeräte der Empa sind speziell für leichte Materialien, etwa Kunststoffbauteile, gut geeignet, die im Röntgenlicht nur geringe Kontraste zeigen. Dank einer speziellen Analyse der gestreuten Röntgenstrahlung gelingen mit dieser neuen Methode Auflösungen bis zu einem Mikrometer.

Die verfügbaren Geräte im Röntgenzentrum der Empa werden ergänzt durch die Empa-Plattform für Bildanalyse, die mit hochentwickelten Bildbearbeitungsmethoden die Informationen in den zwei- und dreidimensionalen Röntgenscans zugänglich macht. Und mit Schulungsangeboten für die Industrie sorgen die Expertinnen und Experten der Empa für eine sichere und wirkungsvolle Anwendung der analytischen Methoden.

Expertise für die Industrie

Das Technologietransferzentrum ANAXAM, dem die Empa nun beigetreten ist, gehört zur Allianz «Advanced Manufacturing Technology Transfer Center» (AM-TTC), die von der Empa mit ins Leben gerufen wurde. Die AM-TTC-Initiative ist eine Massnahme im Aktionsplan des Bundes zur Digitalisierung des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) zur Förderung von Innovationen und zur Beschleunigung des Wissenstransfers.

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