KI und Faserlaser sollen Produktentwicklung beschleunigen

Mit dem neuen 3D-Drucker in der Arena2036 fertigt Mark Becker zunächst einfache Testbauteile und wagt sich dann an das nächst-komplexere Bauteil heran. So nähert er sich den optimalen Prozessparametern und trainiert nebenher das KI-Modell.
Mit dem neuen 3D-Drucker in der Arena2036 fertigt Mark Becker zunächst einfache Testbauteile und wagt sich dann an das nächst-komplexere Bauteil heran. So nähert er sich den optimalen Prozessparametern und trainiert nebenher das KI-Modell. – Bild: Fraunhofer – Institut IPA

Auf dem Forschungscampus Arena2036 in Stuttgart hat ein Team um Patrick Springer vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA kürzlich einen neuen 3D-Drucker in Betrieb genommen. Im inneren des Druckers verfestigt ein ein Laserstrahl flächig aufgebrachtes Kunststoffpulver an genau festgelegten Stellen. Der Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht, bis das gewünschte Bauteil fertig ist. Dieser Druck-Prozess nennt sich Lasersintern.

Modifizierter 3D-Druckprozess

Wie die Forschenden mitteilen, unterschiedet sich der 3D-Drucker in der ArenaA2036 jedoch von anderen Druckern. Beispielsweise schmilzt ein der Faserlaser das Kunststoffpulver auf: „Er besitzt eine höhere Leistung und kann stärker fokussiert werden als die aktuell eingesetzten CO2-Laser“, erklärt Springer, der am Fraunhofer IPA das Forschungsteam Additive Prozesse für Thermoplaste leitet. „So kann die Anlage Bauteile mit exakten Abmessungen herstellen und das in kurzer Zeit.“

Zudem verwendet das Team Polypropylen-Pulver: „Dies ist mit kleinen Glaspartikeln versetzt verleiht dem fertigen Kunststoffbauteil mehr Steifigkeit. Es ist ein Material, das bislang noch nicht kommerziell erhältlich ist. Wir müssen den Druckprozess nun schrittweise so an das neue Material und seine Eigenschaften anpassen, damit er zuverlässig läuft und die gewünschten Geometrien produziert“, sagt Springer.

Springer erläutert zudem die Unterschiede des Sensors: „Er soll es uns erlauben, den Druckprozess quasi live zu beobachten“, sagt er. „Er erfasst die Signale, die reflektiert werden, wenn der Laserstrahl auf das Pulver mit den Glaspartikeln trifft. Daraus können wir hoffentlich ableiten, ob der Prozess korrekt abläuft oder Fehler auftreten. Wir arbeiten hier eng mit dem Sensorhersteller und der Universität Stuttgart zusammen.“

Wochen statt Monate?

Dieser Versuchsaufbau soll dazu beitragen, den Produktentstehungsprozess in der Automobilindustrie zu verkürzen und dessen Kosten zu senken. Bisher fertige die Branche nur Musterbauteile und Prototypen additiv, betonen die Forschenden. Funktionale Kunststoffbauteile aus Polypropylen für Vorserienfahrzeuge würden hingegen im Spritzgussverfahren hergestellt, weil es bisher keine Alternative gebe, Bauteile in der gewünschten Qualität herzustellen.

Für die Produktion mit Spritzguss müssen Spezialwerkzeuge von Zulieferern beschafft werden. Bis die ersten Bauteile produziert und getestet worden sind, können mehrere Monate vergehen. „Mit der Additiven Fertigung könnte es nur noch zwei bis drei Wochen dauern, bis die Bauteile verfügbar sind“, sagt Spriner. „Die Entwickler können die eingesparte Zeit nutzen, um das Bauteil entweder weiter zu optimieren, oder es schneller auf den Markt zu bringen. Und für die Serie wird dann in größeren Stückzahlen wirtschaftlich mit einem Werkzeug produziert.“ Nach Ansicht der Forschenden wird es allerdings noch mehr als ein Jahr verstreichen, bis das möglich ist.

Bauteile aus dem 3D-Drucker in Spritzguss-Qualität

Mark Becker, einer von Springers Kollegen, tastet sich derzeit an die optimalen Prozessparameter heran. Er beginnt mit einfachen Bauteilen, fertigt sie immer genauer und hochwertiger, bis sie die notwendige Qualität erreicht haben. Dann wagt er sich an das nächst-komplexere Bauteil heran. Dafür nutzt er den neuen industriellen 3D-Drucker in der Arena2036, der einen vergleichsweise großen Bauraum besitzt und mit zwei Faserlasern ausgestattet ist. „Deshalb kann die Maschine auch große Teile in kurzer Zeit bauen. Die Entwicklung von geeigneten Prozessparametern zur Verarbeitung neuer Kunststoffe ist dafür besonders wichtig“, sagt Becker.

Seiten: 1 2



  • Videoschulung für Fach- und Führungskräfte

    Videoschulung für Fach- und Führungskräfte

    Um Fach- und Führungskräften aus dem produzierenden Gewerbe eine fundierte Grundlage in Sachen künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) zu vermitteln, stellen die Fraunhofer Institute IOSB und ICT sowie…

    mehr lesen: Videoschulung für Fach- und Führungskräfte

  • Pandemie erhöht den Druck auf IT-Architekten

    Pandemie erhöht den Druck auf IT-Architekten

    Eine Umfrage von Couchbase, einem Plattform-Anbieter für Datenmanagement, zeigt, dass IT-Architekten während der Corona-Pandemie mehr als dreimal so stark unter Druck stehen wie vorher. Die Ursachen dafür liegen laut Studie…

    mehr lesen: Pandemie erhöht den Druck auf IT-Architekten

  • Neue Partner für das MIP-Ökosystem

    Neue Partner für das MIP-Ökosystem

    Das MIP-Ökosystem von MPDV wächst. Der MES-Anbieter begrüßte in den vergangenen Monaten fünf neue Partner, die u.a. auf künstliche Intelligenz (KI) setzen.

    mehr lesen: Neue Partner für das MIP-Ökosystem

  • Druckbolzen in Stanzerei-Großwerkzeugen

    Druckbolzen in Stanzerei-Großwerkzeugen

    Die im Mai 2021 herausgegebene Richtlinie VDI 3002 ‚Druckbolzen in Stanzerei-Großwerkzeugen‘ liefert Empfehlungen zur Verwendung und Ausführung von Druckbolzen zur Kraftübertragung in Stanzerei-Großwerkzeugen.

    mehr lesen: Druckbolzen in Stanzerei-Großwerkzeugen

  • Hilfestellung für das Anlagen-Engineering

    Hilfestellung für das Anlagen-Engineering

    Die Richtlinienreihe VDI/VDE 3695 ‚Engineering von Anlagen – Evaluieren und Optimieren des Engineerings‘ dient als Hilfestellung für Engineering-Organisationen und unterstützt sie dabei, Maßnahmen zur Weiterentwicklung zu identifizieren und auszuwählen. Die…

    mehr lesen: Hilfestellung für das Anlagen-Engineering

  • Paessler und Rhebo arbeiten zusammen

    Paessler und Rhebo arbeiten zusammen

    Der Netzwerk-Monitoring-Spezialist Paessler und Rhebo, Experte für Industrial Monitoring, wollen künftig zusammen arbeiten. Ziel ist es, Unternehmen ein Rundum-Monitoring ihrer IT- und OT-Umgebungen zu ermöglichen.

    mehr lesen: Paessler und Rhebo arbeiten zusammen

  • Automobilbranche verzeichnet Drei-Jahreshoch

    Automobilbranche verzeichnet Drei-Jahreshoch

    Zwar lief es im Mai besser für die deutschen Autobauer als noch im April, jedoch nimmt der Optimismus für die zukünftige Entwicklung ab. Laut Ifo Institut auch aufgrund des Chipmangels.

    mehr lesen: Automobilbranche verzeichnet Drei-Jahreshoch

  • Digitales Tool für sichere Cobots

    Digitales Tool für sichere Cobots

    Roboter und Menschen rücken in der Fertigung immer näher zusammen. Um dabei auch die Sicherheit zu gewährleisten, wurde im Forschungsprojekt COVR ein Toolkit entwickelt, das Unternehmen bei der sicheren Installation…

    mehr lesen: Digitales Tool für sichere Cobots

  • Cobotracks erhält Techman-Zertifizierung

    Cobotracks erhält Techman-Zertifizierung

    Cobotracks entwickelt und vertreibt 7-Achs-Lösungen für Cobots. Das belgische Unternehmen wurde nun von Techman zertifiziert.

    mehr lesen: Cobotracks erhält Techman-Zertifizierung

  • Anwendungsszenarien für den RPA-Einsatz

    Anwendungsszenarien für den RPA-Einsatz

    Robotic Process Automation kann manuelle Prozesse im Unternehmen beschleunigen. Doch wo genau setzt man die Technologie am besten ein? Hai Le, CEO von FPT Deutschland, gibt einen Überblick.

    mehr lesen: Anwendungsszenarien für den RPA-Einsatz

  • Erste Details zur Fusion von Procad und Keytech

    Erste Details zur Fusion von Procad und Keytech

    Procad-Geschäftsführer Gerhard Knoch erstmals mit Details zur Fusion der PLM-Softwareanbieter Procad und Keytech. Die Lösungen beider Firmen sollen weiter wie angekündigt gepflegt und aktualisiert werden, mit der Zeit aber zusammenwachsen.

    mehr lesen: Erste Details zur Fusion von Procad und Keytech

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt im Mai

    IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt im Mai

    Gegenüber April hat das IAB-Arbeitsmarktbarometer um 2 Punkte zugelegt und erreicht so den höchsten Stand seit März 2018.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt im Mai