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



  • Partnerschaft zwischen Q.beyond und Northwave

    Partnerschaft zwischen Q.beyond und Northwave

    Q.beyond will sein Cyber-Security-Angebot durch eine Partnerschaft mit Northwave stärken. Beide Unternehmen haben zuvor bereits in Kundenprojekten zusammengearbeitet.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen Q.beyond und Northwave

  • Open Industry 4.0 Alliance gibt Rat zum Thema Cybersicherheit

    Open Industry 4.0 Alliance gibt Rat zum Thema Cybersicherheit

    Mit dem Strategiepapier ‘Cyber Security Design Principles‘ will die Open Industry 4.0 Alliance darüber informieren, wie Unternehmen das Thema Sicherheit von der Werkshalle bis zur Cloud umsetzen können.

    mehr lesen: Open Industry 4.0 Alliance gibt Rat zum Thema Cybersicherheit

  • Digitalisierungskompetenz in der Geschäftsführung verankern

    Digitalisierungskompetenz in der Geschäftsführung verankern

    Aus dem Industrie-4.0-Barometer der Management- und IT-Beratung MHP geht hervor, dass sich die Position eines CIO in der Geschäftsführung positiv auf Umsetzung von Industrie-4.0-Ansätzen auswirkt.

    mehr lesen: Digitalisierungskompetenz in der Geschäftsführung verankern

  • 1,18 Millionen offene Stellen im vierten Quartal

    1,18 Millionen offene Stellen im vierten Quartal

    231.000 offene Stellen weniger als im vierten Quartal 2019 verzeichnet das Institut für Arbeitsmarkt und Berufsforschung in der aktuellen Stellenerhebung. Demnach ist die Zahl der offenen Stellen gegenüber dem dritten…

    mehr lesen: 1,18 Millionen offene Stellen im vierten Quartal

  • Energiesparen im Homeoffice

    Energiesparen im Homeoffice

    Die vermehrte Arbeit im Homeoffice reduziert die CO2-Emissionen, die beispielsweise durch Pendeln entstehen. Auf der anderen Seite steigt der Stromverbrauch zuhause. Wie dieser reduziert werden kann, zeigen Tipps der Fachgemeinschaft…

    mehr lesen: Energiesparen im Homeoffice

  • Bessere Stimmung in der deutschen Wirtschaft

    Bessere Stimmung in der deutschen Wirtschaft

    Nach 90,3 Punkten im Januar ist der Ifo-Geschäftsklimaindex im Februar gestiegen. Die Unternehmen schätzen dabei nicht nur die aktuelle Lage besser ein sondern sind auch mit Blick auf die kommenden…

    mehr lesen: Bessere Stimmung in der deutschen Wirtschaft

  • Zweistelliger Exportrückgang im Corona-Krisenjahr

    Zweistelliger Exportrückgang im Corona-Krisenjahr

    Die weltweite Corona-Krise hat auch zu hohen Exporteinbußen der Maschinen- und Anlagenbauer geführt. Im Jahr 2020 wurden aus Deutschland Maschinen und Anlagen im Wert von 160 Milliarden Euro exportiert und…

    mehr lesen: Zweistelliger Exportrückgang im Corona-Krisenjahr

  • Firewall für industrielle Infrastrukturen und Betriebsumgebungen

    Firewall für industrielle Infrastrukturen und Betriebsumgebungen

    Das Unternehmen Stormshield, Anbieter von Cybersicherheit für kritische Infrastrukturen, sensible Daten und Betriebsumgebungen, hat sein Lösungsportfolio um eine neue Industrie-Firewall erweitert.

    mehr lesen: Firewall für industrielle Infrastrukturen und Betriebsumgebungen

  • IT-Sicherheitsgesetz 2.0 soll Cybersicherheit erhöhen

    IT-Sicherheitsgesetz 2.0 soll Cybersicherheit erhöhen

    Das neue IT-Sicherheitsgesetz 2.0 des Bundesinnenministeriums steht kurz vor der Verabschiedung. Es sieht unter anderem Veränderungen im Zusammenhang mit dem Schutz kritischer Infrastrukturen (KRITIS) vor.

    mehr lesen: IT-Sicherheitsgesetz 2.0 soll Cybersicherheit erhöhen

  • Andreas Zipser erweitert den Vorstand bei Easy Software

    Andreas Zipser erweitert den Vorstand bei Easy Software

    Easy Software bekommt einen neuen Chef. Zum 1. März wird Andreas Zipser zum CEO des Softwareanbieters.

    mehr lesen: Andreas Zipser erweitert den Vorstand bei Easy Software

  • Automatisierte Cyberangriffe auf Webanwendungen

    Automatisierte Cyberangriffe auf Webanwendungen

    Cyberkriminelle setzen zunehmend auf Bots und Automatisierung, um ihre Angriffe effizienter zu gestalten und einer Entdeckung zu entgehen. Barracuda analysierte eine zweimonatige Datenstichprobe zu Angriffen auf Webanwendungen, die von Barracuda-Systemen…

    mehr lesen: Automatisierte Cyberangriffe auf Webanwendungen

  • Softwareplattform für vernetzte Fahrzeuge

    Softwareplattform für vernetzte Fahrzeuge

    Bosch und Microsoft wollen eine Softwareplattform für die nahtlose Vernetzung von Autos und Cloud entwickeln.

    mehr lesen: Softwareplattform für vernetzte Fahrzeuge