Die DIN SPEC 17071: Norm für die Herstellung additiver Bauteile

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Eine Norm fehlt noch, wenn es um die Herstellung von additiven Bauteilen geht. Warum die Sache komplex ist und wie Hersteller und Abnehmer jetzt reagieren können, zeigt dieser Bericht auf. von Gregor Reischle und Christophe Blanc

Normen und Standards helfen, dass hergestellte Bauteile hohe Sicherheit und gleichbleibende Qualität bieten. Beides erfordert bei der additiven Fertigung noch besondere Aufmerksamkeit. TÜV Süd hat deshalb gemeinsam mit anderen Unternehmen einen Leitfaden entwickelt, der, bis internationale Standards verfügbar sind, dem Markt Orientierung bieten soll: Die DIN SPEC 17071.

DIN SPEC 17071: Ein Leitfaden quer durch alle Branchen

Zu den ersten Herstellern, die ein TÜV SÜD-Zertifikat nach diesem Leitfaden erhalten haben, gehört ein deutscher Mittelständler. Das Unternehmen produziert unter anderem für den Maschinenbau, die Automobilindustrie sowie die Medizintechnik und nutzt dazu auch additive Fertigung etwa mittels dem Pulverbett-Verfahren (Laser Powder Bed Fusion – PBF). In den Audits hat TÜV Süd Product Service die Produktion und das Qualitätsmanagement rund um die additive Fertigung geprüft.

Dazu begutachteten die Sachverständigen unter anderem die Arbeits- und Dokumentationsprozesse in der Wareneingangskontrolle, die Materialprüfung, die Parametrierung der Maschinen, ob ihre Abnahmen transparent und reproduzierbar dokumentiert waren, sowie die gesamte Führung und Kontrolle des Fertigungsprozesses. Auch wurde überprüft, ob alle Arbeitsschritte von qualifiziertem Personal durchgeführt und überwacht werden. Dies betrifft vor allem die Bediener der Pulverbett-Anlagen, die Ingenieure, die digitale Baupläne der Bauteile erstellen, die verantwortlichen Mitarbeiter für das Qualitätsmanagement, die Mitarbeiter im Vertrieb und die jeweiligen Projektleiter.

Alle Einflüsse und Parameter im Blick

Viele Faktoren beeinflussen die Qualität von Bauteilen, die im Pulverbett schichtweise entstehen. Bei dem Verfahren wird beispielsweise Metallpulver oder feines Kunststoffgranulat durch einen Laser kurzzeitig und lokal aufgeschmolzen und auf diese Weise das lose Pulver nach und nach zu einem festen Bauteil aufgebaut.

Die Zusammensetzung, Körnung und Qualität des Granulats, das Design des Bauteils, der Energieeintrag durch den Laser sowie seine Abtastrate und die Bauteiltemperatur – all diese und weitere Parameter müssen aufeinander abgestimmt sein, damit das Bauteil die benötigte Maßgenauigkeit und Festigkeit aufweist.

Durch Dokumentation und Qualitätsmanagement muss deshalb gewährleistet werden, dass die relevanten Produktionsparameter stets identisch bleiben. Beispielsweise müssen Vorkehrungen getroffen werden, die ausschließen, dass Mitarbeiter versehentlich das Granulat vertauschen oder sie unwissentlich die Abtastrate des Lasers verändern.

Lieferanten mit Zertifikat im Vorteil

Die Kunden des Bauteil- und Komponentenherstellers wissen, wie wichtig die einzelnen Aspekte beim Qualitätsmanagement sind. Aus diesem Grund hat TÜV Süd die DIN SPEC 17071 gemeinsam mit Privat-Unternehmen entwickelt und dabei die Belange potenzieller Kunden und Auftraggeber berücksichtigt.

Insbesondere die Deutsche Bahn AG, die MT Aerospace AG und die Siemens Mobility GmbH waren Teil des Konsortiums und haben daran mitgewirkt, die DIN SPEC 17071 zu formulieren und darin den Stand der Technik bei der Qualitätssicherung angemessen abzubilden. Durch solch eine Zusammenarbeit gewährleisten die Beteiligten, dass die Audits und der Zertifizierungsprozess zum „Additive Manufacturer“ alle aktuellen, qualitätsrelevanten Aspekte beinhaltet.

Zudem ist der Leitfaden einfach zu implementieren: So können Hersteller eine risikominimierte und qualitätsgesicherte Produktion in nur sechs Monaten errichten und ein Zertifikat als „Additive Manufacturer“ erhalten. Eine erfolgreiche Zertifizierung vorausgesetzt, lassen sich nun vollständige und verlässliche Pflichtenhefte für Zulieferer einerseits und Auftragsgeber andererseits erstellen: Lieferantenaudits werden reduziert und der Einkauf von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen wird vereinfacht.

Vom Leitfaden zum Standard DIN SPEC 17071

Aktuell ist die DIN SPEC 17071 noch nicht in das normierte Regelwerk oder die europäischen Richtlinien eingebunden. Der Leitfaden dient jedoch als Vorstufe für den internationalen Standard ISO/ASTM 52920-2, der voraussichtlich im kommenden Jahr erscheint. Über viele Aspekte, Voraussetzungen und Arbeitsweisen besteht innerhalb der Normungsgremien noch kein abschließender Konsens oder genauere Leitlinien. Diese müssen erst noch ausformuliert und abgestimmt werden. Insbesondere die Einbindung in den Europäischen Rechtsrahmen ist ein wichtiger Schritt, der noch aussteht.

Die offenen Fragen werden aktuell im Technical Comitee (TC) 261 „Additive Manufacturing“ der Internationalen Organisation für Normung (ISO) diskutiert und bearbeitet. Erste Ergebnisse könnten sich voraussichtlich schon innerhalb der nächsten zwei Jahre positiv auf die standardisierte Aus- und Weiterbildung sowie die Validierung von Arbeits- und Herstellungsprozessen auswirken.

Das ist sinnvoll, weil dann nicht jedes Unternehmen eigene Standards entwickeln muss, die schwer vergleichbar und nicht so leicht zu qualifizieren sind. Aus der Vorgehensweise, die Normen und Standards international zu etablieren, folgt zudem eine höhere Rechtssicherheit für Auftraggeber und Auftragnehmer. Das minimiert nicht zuletzt die Haftungsrisiken aller Beteiligten.

Gregor Reischle ist Head of Additive Manufacturing, Global Industrial AM Team bei der TÜV Süd Product Service GmbH.
Christophe Blanc ist Programm-Manager AM Production Side Certification bei der TÜV Süd Product Service GmbH.

Was ist eine DIN SPEC?

Eine DIN SPEC entsteht unter der Federführung des Deutschen Instituts für Normung. Das DIN bietet diese Leistung nach eigenen Angaben allen Marktteilnehmern an, um mit innovativen Verfahren schneller neue Märkte zu erschließen und Kunden zu gewinnen. Der DIN-SPEC-Prozess fördert den Austausch mit relevanten Marktteilnehmern. So fließen die Anforderungen von Herstellern und Kunden gemeinsamen ein. Zudem wird in dem Prozess sichergestellt, dass diese nicht nationalen, europäischen und/oder internationalen Normen widersprechen.

Eine DIN SPEC ist also der kürzeste Weg, um einheitliche Vorgehensweisen am Markt zu etablieren: Sie lässt sich oft innerhalb weniger Monate abstimmen und als sogenannter Leitfaden umsetzten. Er entsteht in kleineren Arbeitsgruppen ohne Konsenspflicht. Die DIN-Spezifikation lässt sich zudem zur Konformitätsbewertung nutzen. Das reduziert das Risiko entlang des Workflows und sorgt bei der additiven Fertigung für eine kontinuierliche und qualitätsgesicherte Produktion.

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