Das Paderborner Unternehmen „Additive Marking“ bietet Lösungen für die individuelle Kennzeichnung von 3D-gedruckten Bauteilen. So lässt sich über den weiteren Lebenszyklus einfach und schnell eine Verknüpfung zwischen physischem Bauteil und den dokumentierten Prozessdaten herstellen.

Additive Fertigungsverfahren, häufig auch als 3D-Druck bezeichnet, bringen neue Chancen für die Produktentwicklung mit sich. Eine flexible Produktion, resultierend in der kosteneffizienten Fertigung von individuellen Produkten und Kleinserien, wird ebenso möglich wie die Herstellung hochkomplexer Bauteile. Eine komplexe 3D-Geometrie wird in viele 2D-Schichten mit geringer Komplexität heruntergebrochen. Diese werden während des Fertigungsprozesses schrittweise übereinander gefügt bis das Bauteil zur finalen 3D-Geometrie herangewachsen ist.

Eine individuelle Bauteilkennzeichnung lässt sich nach diesem Fertigungsprinzip als spezielle Ausprägung der Individualisierung produktionsintegriert umsetzen. Ein nachfolgender Prozessschritt zur Aufbringung einer Bauteilnummer oder individuellen Seriennummer ist nicht erforderlich. Neben zeitlichen und wirtschaftlichen Vorteilen folgen daraus weitere: Zuordnungsfehler zwischen Bauteil und aufzubringender Kennzeichnung werden vermieden. Klare Zuordnungen zwischen Bauteil und qualitätsbeeinflussenden Parametern wie der Positionierung oder Orientierung des Bauteils innerhalb der additiven Fertigungsanlage werden möglich. So lässt sich über den weiteren Lebenszyklus eine Verknüpfung zwischen physischem Bauteil und den dokumentierten Prozessdaten herstellen. Ein Faktor, der insbesondere in Branchen mit sicherheitskritischen Anwendungen entscheidend ist und die Qualifizierung von Bauteilen unterstützt.

Steigende Kosten sind durch die produktionsintegrierte Kennzeichnung in der Fertigung selbst nicht zu verzeichnen. In den vorbereitenden Schritten sind die Markierungselemente jedoch in die digitalen Bauteildaten einzubetten, so dass sie produktionsintegriert gefertigt werden können. Alphanumerische Zeichenfolgen und maschinenlesbare Codierungen können ebenso Bestandteil einer ganzheitlichen Produktkennzeichnung sein wie Symbole, Wort- und Bildmarken. Die Rechte zur Verwendung dieser Kennzeichnungen müssen selbstverständlich vorliegen.

Mittels CAD-Software lässt sich diese Integration in die 3D-Modelle erreichen. Wird jedoch die Zielsetzung verfolgt, eine eindeutige Seriennummer oder ähnliche Bauteil-individuelle Kennzeichnungen zu realisieren, steigt der Aufwand zur manuellen Umsetzung ins Unermessliche. Diese Problemstellung löst die „Additive Marking“ softwarebasiert, so dass eine effiziente Kennzeichnung der digitalen Bauteildaten möglich wird. Aktuell wird die Integration beliebiger Kennzeichnungselemente in 3D-Modelle als Dienstleistung angeboten. Beratungen zur Definition von Größe und Positionierung der Markierungselemente, so dass eine robuste Lesbarkeit am physischen Bauteil gegeben ist, ergänzen das Angebot. In der nächsten Stufe ist die Weiterentwicklung zum SaaS (Software-as-a-Service) sowie die Möglichkeit zur Integration in bestehende IT-Infrastrukturen angestrebt.

Alleinstellungsmerkmale liegen insbesondere in der Effizienz und den wählbaren Ausprägungsformen der einzelnen Kennzeichnungselemente. Zur Umsetzung sichtbarer Kennzeichnungen lassen sich Elemente auf eine Oberfläche aufbringen oder in eine Oberfläche einprägen. Für imitationsgefährdete Bauteile bietet die „Additive Marking“ die Möglichkeit, Elemente unter einer Fläche einzubetten. Ein nicht offensichtlich erkennbares Sicherheitselement zum Nachweis der Echtheit entsteht so während des Fertigungsprozesses.

Anwendungsfälle reichen von Ersatzteilen über Prüfkörper bis hin zu sicherheitskritischen und hochkomplexen Produkten. Ersatzteile, die bisher im Spritzguss o. ä. gefertigt wurden und eine Markierung durch die Spritzgussform erhalten haben, werden zunehmend nach Verschleiß der Formen bei schwindender Nachfrage nach Bedarf im 3D-Druck hergestellt. Prüfkörper sollten klar zur Positionierung und Orientierung in der additiven Fertigungsanlage zuzuordnen sein. Für sicherheitskritische Bauteile beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, für medizinische Anwendungen oder im Automobilbau ist die Notwendigkeit einer Markierung zur Rückverfolgbarkeit selbstverständlich.

Rechtlich zielen derzeit viele Fragen auf die Anwendung Additiver Fertigungsverfahren ab. Produkt- und Produzentenhaftung – getrieben durch die Besonderheiten in der Reproduzierbarkeit bestimmter Bauteil- und Materialeigenschaften –  werden neu diskutiert, so dass eine (noch fiktive) Schlagzeile der Zukunft so lauten könnte: „Neue EU Richtlinie reguliert Pflichten bei der Nutzung Additiver Fertigungsverfahren: 3D gedruckte Produkte müssen zum Zwecke der Rückverfolgbarkeit gekennzeichnet werden.“ Die Additive Marking GbR ist auf die Zukunft vorbereitet!

Autor:
Dipl.-Ing. Ulrich Jahnke, Additive Marking GbR

Über die Additive Marking GbR

Die „Additive Marking – Produktionsintegrierte Kennzeichnung GbR“ adressiert seit der Ausgründung aus der Universität Paderborn im Jahr 2017 die Herausforderung, additiv gefertigte Bauteile über den gesamten Produkt-lebenszyklus rückverfolgbar zu kennzeichnen. Die drei Gründungsmitglieder der Additive Marking GbR – Philipp Bornefeld,  Matthias Habdank und Ulrich Jahnke – verfügen über langjährige Erfahrung im Bereich der Softwareentwicklung sowie der Additiven Fertigungsverfahren. Erste Kundenbeziehungen aus der Mobilitätsbranche bestätigen den wachsenden Bedarf an kundenindividuellen Softwarelösungen sowie informationstechnischen Dienstleistungen und Beratungen zur produktionsintegrierten Kennzeichnung in den Additiven Fertigungsverfahren. Das Unternehmen wurde für seine besondere Fortschrittlichkeit mit dem Industriepreis 2018 „Best of“ ausgezeichnet. www.additive-marking.de

Bildunterschriften

• (grün) Produktionsintegriert gekennzeichnete Bauteile, hergestellt durch Selektives Laserschmelzen. 
• (gelb) Technisches Bauteil mit integriertem QR-Code, hergestellt durch Polymer-Lasersintern
• Ausprägungsformen der Kennzeichnungselemente durch die Additive Marking GbR

alle Bilder © Additive Marking