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



  • Sichere Anlagen in der Prozessindustrie

    Sichere Anlagen in der Prozessindustrie

    Die Prozessindustrie stellt spezifische Anforderungen an die Sicherheit ihrer Anlagen. Wesentliche Elemente sind dabei die PLT-Sicherheitseinrichtungen.

    mehr lesen: Sichere Anlagen in der Prozessindustrie

  • Talend wird von Thoma Bravo übernommen

    Talend wird von Thoma Bravo übernommen

    Für 2,4Mrd.US$ will das Private Equity Unternehmen Thoma Bravo den Cloud-Integrator Talend übernehmen. Das Board of Directors von Talend hat der Absichtserklärung zugestimmt.

    mehr lesen: Talend wird von Thoma Bravo übernommen

  • Besserer Schutz bei der Arbeit mit Cobots

    Besserer Schutz bei der Arbeit mit Cobots

    Im Forschungsprojekt ‘Digitale Gefahrenprävention für kollaborative Roboterarbeitsplätze mithilfe einer webbasierten Planungshilfe (CobotPlaner)‘ hat das Fraunhofer IFF im Auftrag der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) eine webbasierte Planungshilfe entwickelt, die für…

    mehr lesen: Besserer Schutz bei der Arbeit mit Cobots

  • SAP-Kunden überdenken Pläne zur ERP-Umstellung

    SAP-Kunden überdenken Pläne zur ERP-Umstellung

    Die Corona-Pandemie führt bei Firmen zu verzögerten S/4Hana-Umstellungen. Der Befragung zufolge wollen die meisten Unternehmen ihre SAP-Installationen dennoch bis 2025 umgestellt haben. Besonders beliebt sind wohl Hybrid-Cloud-Infrastrukturen.

    mehr lesen: SAP-Kunden überdenken Pläne zur ERP-Umstellung

  • Unternehmen senken F&E-Ausgaben

    Unternehmen senken F&E-Ausgaben

    Im vergangenen Jahr lag der Anteil der F&E-Ausgaben deutscher Unternehmen gemessen am Umsatz bei 3,2 Prozent und damit unter dem Durchschnitt der Vorjahre.

    mehr lesen: Unternehmen senken F&E-Ausgaben

  • Corona-Pandemie gefährdet langfristig Ingenieurarbeitsmarkt

    Corona-Pandemie gefährdet langfristig Ingenieurarbeitsmarkt

    Die Corona-Pandemie hat im dritten Quartal in Folge gravierende Spuren auf dem Ingenieurarbeitsmarkt hinterlassen. Das zeigen die Zahlen für das 4. Quartal 2020 aus dem aktuellen Ingenieurmonitor, den der VDI…

    mehr lesen: Corona-Pandemie gefährdet langfristig Ingenieurarbeitsmarkt

  • Pandemie sorgt für Rekordrückgang des Arbeitsvolumens

    Pandemie sorgt für Rekordrückgang des Arbeitsvolumens

    Mit einem Rückgang um 4,7 Prozent auf 59,64 Milliarden Stunden ist das Arbeitsvolumen im Jahr 2020 aufgrund der Covid-19-Pandemie so stark eingebrochen wie noch nie. Dies geht aus der Anfang…

    mehr lesen: Pandemie sorgt für Rekordrückgang des Arbeitsvolumens

  • IFS bringt Portfolio in die Cloud

    IFS bringt Portfolio in die Cloud

    Der schwedische Softwarehersteller IFS hat die Lösung IFS Cloud vorgestellt. Anwender können damit nach Unternehmensangaben alle IFS-Funktionalitäten, von ERP-System bis zu den produktionsnahen Modulen, als Cloud-System nutzen. Der Cloud-und On-Premise-Betrieb…

    mehr lesen: IFS bringt Portfolio in die Cloud

  • Kooperation zwischen NET und PDSVision

    Kooperation zwischen NET und PDSVision

    Im Rahmen einer strategischen Partnerschaft will NET dem schwedischen Unternehmen PDSVision einen besseren Zugang zum deutschsprachigen Markt ermöglichen.

    mehr lesen: Kooperation zwischen NET und PDSVision

  • Forschungsprojekt Saviour: Druckqualität per App überwachen

    Forschungsprojekt Saviour: Druckqualität per App überwachen

    Wissenschaftler aus Hannover und Aachen wollen eine App zur automatischen Überwachung der Druckqualität in der Additiven Fertigung entwickeln. Der Fokus liegt dabei auf der Medizintechnik.

    mehr lesen: Forschungsprojekt Saviour: Druckqualität per App überwachen

  • Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

    Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

    In der aktuellen Ifo-Konjunkturumfrage gehen die Teilnehmer insgesamt von steigender Produktion aus. Laut Ifo-Experte Klaus Wohlrabe seien die Erwartungen in den einzelnen Branchen jedoch unterschiedlich.

    mehr lesen: Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

  • Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

    Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

    Seit Anfang März ist Sebastian Walter neuer Vertriebschef für Westeuropa beim Roboterhersteller Universal Robots.

    mehr lesen: Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa