Additive Fertigung 3D-Metalldruck erhält TÜV-Süd-Zertifikat

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Der 3D-Metalldruck zählt zu den am schnellsten wachsenden Bereichen der additiven Fertigung. Er ermöglicht das präzise Herstellen hochkomplexer Teile sowie die Realisierung von innovativen Designs. Für drucktragende Komponenten und Anwendungen müssen die Produkte die Druckgeräterichtlinie (DGRL) erfüllen. Ein TÜV-Süd-Zertifikat bestätigt das.

Bis 2032 soll der 3D-Metalldruck knapp 20 Milliarden US-Dollar Marktvolumen haben und jährlich um knapp 19 Prozent wachsen. Neben herkömmlichen Industrie­anwendungen kommen die Komponenten aus Metall auch in Dampf- und Druckanwendungen zum Einsatz – wie bei Tankstellen, Kraftwerken oder Prozess­anlagen. Hier sind besondere Festigkeit und Zuverlässigkeit gefragt. Rosswag Engineering hat seinen 3D-Metalldruck von TÜV Süd zertifizieren lassen, um zu belegen, dass die Produkte die hohen Anforderungen der Druckgeräterichtlinie erfüllen.

Das über 112 Jahre alte, familiengeführte Unternehmen aus dem Pfinztal in Baden-Württemberg hat sich seit 2014 unter anderem auf die auf additive Fertigung spezialisiert. Der Mittelständler arbeitetet mit Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Das Pulverbett-Laserschmelzen bietet optimierte Möglichkeiten, komplexe Geometrien, filigrane Strukturen und hochwertige Bauteile mit erheblicher Festigkeit und Dichte zu produzieren. Hier stoßen die herkömmlichen Methoden wie CNC-Fräsen oder der Metallguss häufig an ihre Grenzen.

3D-Metalldruck: Wärmetauscher mit Hochleistung

Konkrete Beispiele sind die im Laserschmelzverfahren hergestellten Hochleistungswärmetauscher aus Edelstahl 1.4404 (316L) oder Nickelbasislegierungen wie IN625. Letztere sind für einen Einsatz bei bis zu 900 Grad Celsius und niedrigem Druckverlust konzipiert. Der Metall-3D-Druck ermöglicht unter anderem eine vergrößerte Oberfläche im Inneren des Wärmetauschers. Dadurch sind sie im Vergleich zu herkömmlichen Bauformen pro Kubikmeter viermal so leistungsstark – bei gleichzeitig 25-fach geringerem Volumen.

Nachweis für Reproduzierbarkeit

Eine besondere Herausforderung in der additiven Fertigung liegt in der Reproduzierbarkeit der Bauteilqualität. Denn selbst wenn es nach außen hin nicht erkennbar ist: Die Bauteile können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen – dies ist zum Beispiel abhängig von Lage und Orientierung im Bauraum. Daher ist eine Bauraumqualifizierung notwendig: Das Unternehmen muss nachweisen, dass die mechanisch-technologischen Beschaffenheit reproduzierbar ist. Fertigungsverfahren und Produktionsablauf müssen absolut fachgerecht erfolgen, um Eigenspannung im Material und damit eine reduzierte Belastbarkeit zu vermeiden. Standardeinstellungen, Materialkennwerte, Werkstoffe, Prozessparameter, Lage und Orien­tierung im Bauraum – die Kombination muss stimmen.

Um den hohen Standard seiner Bauteile aus dem Drucker zu gewährleisten und weiterzuentwickeln, dienen Softwarelösungen. Sie vermeiden Fehler, um auch komplexe Bauteile beim ersten Mal richtig herzustellen. Dies vermeidet zugleich kosteninten­sive Fehlversuche. Die Ergebnisse helfen, die Bauteile weiter zu optimieren. Bisher wurden mehr als 100.000 Bauteile für unterschiedliche industrielle Anwendungen hergestellt.

Seine Expertise belegt der Hersteller mit der TÜV-Süd-Zertifizierung. Für die Zertifizierung als Werkstoffhersteller für additiv gefertigte Bauteile als Halbzeug nach Druckgeräterichtlinie prüfen die Expertinnen und Experten von TÜV Süd die Qualitätssicherung entlang des gesamten Herstellungsprozesses. Getestet werden Material, Personal, die Rückverfolgbarkeit von Daten oder die Eignung für den vorgesehenen Einsatz. TÜV Süd hat für die Zertifizierung mehr als 100 Probekörper sowohl mit zerstörenden als auch zerstörungsfreien Verfahren geprüft. Darunter sind auch so genannte Kerbschlag-, Zug- und Biegeversuche.

Dem Zertifikat von TÜV Süd liegt ein umfangreicher Normenkatalog zugrunde. Wesentlich sind die allgemeinen Sicherheitsanforderungen der europäischen Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU (DGRL) sowie ein Teil der EN 13445-4 über das Herstellen unbefeuerter Druckbehälter. Zusätzlich ist die Norm DIN/TS 17026 zu beachten, die sich mit additiv gefertigten Druckbehältern sowie ihren Bauteilen befasst. Berücksichtigt werden muss auch die künftige EN 13445-14, die TÜV Süd für den Qualitätsnachweis in der additiven Fertigung mit erarbeitet. Die dortigen Expertinnen und Experten verfügen über ein umfangreiches Know-how und sind branchenübergreifend erfahren.

3D-Metalldruck: Hochwertiges Pulver für hochwertige Bauteile

Das Unternehmen aus dem Landkreis Karlsruhe kennt bereits die regulatorischen Anforderungen, die für das Prüfprogramm im Bereich additive Fertigung gelten: Schon vor Jahren hat Rosswag Engineering den Herstellungsprozess seines hochwertigem Metallpulvers zertifizieren lassen. Das muss spezifischen Qualitätskriterien entsprechen. TÜV Süd hat hier unter anderem die Reproduzierbarkeit der chemischen Zusammensetzung und Partikelgrößen geprüft sowie die Liefer- und Lagerbedingungen und Rückverfolgbarkeit.

Diese Zertifizierungen sind für viele Unternehmen ein Wettbewerbsvorteil, da diese ihre Expertise so von unabhängiger Seite bestätigt wissen. Im vorliegenden Fall belegt das Unternehmen mit Abschluss des Prüfprogramms die Konformität mit der Druckgeräterichtlinie (DGRL) und eine lückenlose Qualitätssicherung: Die additiv gefertigten Produkte entsprechen den geforderten Standards, die für drucktragende Bauteile gelten.« kis

Die Autoren: Gunther Kuhn ist Leiter Produktmanagement bei TÜV Süd Industrie Service.
Gregor Graf ist Leiter Technologie bei Rosswag.