Lösung

Qualitätskontrolle von 3D-gedruckten Polymerbauteilen

Zerstörungsfreie Impulsanregungstechnik zur Identifizierung und Bewertung interner Defekte in FDM-Polyamidkomponenten.

additive-manufacturingfdmpolyamidepolymerdefect-detectionquality-control 1 Min. Lesezeit

Die Herausforderung

Mit der Skalierung des FDM-3D-Drucks für Produktionsanwendungen werden interne Defekte, Hohlräume, Delaminationen und Dichteschwankungen, zu kritischen Qualitätsproblemen. Diese Fehler sind von der Oberfläche aus unsichtbar, beeinträchtigen aber die mechanische Leistung. Traditionelle Inspektionsmethoden sind entweder zerstörend oder zu langsam für die Prüfung in Produktionsgeschwindigkeit.

Die Lösung

Impulsanregungsprüfungen decken interne Defekte durch deren Auswirkung auf modale Eigenschaften auf. Diese Forschung testete Polyamidproben mit kontrollierten Defekten (0–10 mm) an der neutralen Biegelinie und maß Spitzenfrequenz, Dämpfung und Amplitude sowohl mit akustischen als auch mit Schwingungssensoren.

Wichtige Erkenntnisse: Schwingungsdetektoren eignen sich hervorragend zur Erkennung von Delaminationen bei größeren Defekten (7–10 mm), während akustische Detektoren Defektgröße und -position besser bewerten. Kleine Defekte (3 mm) zeigen erhöhte Frequenzen durch lokale Verfestigung an den Defektkanten. Die Wahl des Detektors ist entscheidend. Jeder Typ offenbart unterschiedliche Defekteigenschaften.

Ergebnisse

Die Forschung zeigt, dass IET eine zuverlässige zerstörungsfreie Erkennung interner Defekte in FDM-Polyamidteilen ermöglicht. Durch die Korrelation modaler Antwortmuster mit spezifischen Defekttypen können Hersteller eine 100%ige Inspektion von 3D-gedruckten Polymerkomponenten implementieren, ohne die Produktion zu verlangsamen.

Kernaussage: Akustische und Schwingungssensoren liefern komplementäre Defektsignaturen in FDM-Bauteilen — die Sensorwahl muss daher auf den Zieldefekttyp abgestimmt sein, um eine zuverlässige Qualitätsprüfung zu gewährleisten.

Quelle

Characterization of Defects by Non-Destructive Impulse Excitation Technique for 3D Printing FDM Polyamide Materials in Bending Mode

FE Jabri, I Ochana, F Ducobu, R El Alaiji

2025, Applied Sciences (MDPI) - Open Access

Abstract The presented article analyzes the impact of internal defects on the modal responses of polyamide parts subjected to bending. Samples with defects of various sizes (0, 3, 5, 7, and 10 mm) located at the neutral bending line were tested. Modal properties were measured via an acoustic and a vibration sensor, using impulse excitation and fast Fourier transform (FFT) analysis. Modal properties include peak frequency, damping and amplitude. Non-defective samples show lower peak frequency and stronger amplitude for both detectors. Moreover, defects larger than 3 mm have minimal impact on peak frequency. The vibration detector is more sensitive to delamination presented at 7 and 10 mm defects. In addition, elevated peak frequency at 3 mm is the result of local hardening at the defect edge. Moreover, a neutral line position reduces damping when the defect size approaches 5 mm. Conversely, acoustic detectors ignore delamination and reveal lower damping and amplitude at 7 and 10 mm defects. Furthermore, internal sound diffusion from 3 and 5 mm defects enhances air losses and damping. Acoustic detectors only evaluate fault size and position, whereas vibrational detectors may detect local reinforcement and delamination more easily. These results highlight the importance of choosing the right detector according to the location, size, and specific modal characteristics of defects. Keywords: fused deposition modeling; polyamide; internal defect; impulse excitation technique and Fast Fourier Transform (FFT)

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