• Projektstart: 01.02.2020
• Projektende: 31.01.2023
• Laufzeit: 3 Jahre
• Projektträger: Bundesministerium für Bildung und Forschung

• Das Vorhaben hat zum Ziel, das additive Fertigungsverfahren polymerbasiertes Laser-Sintern zu einem hochautomatisierten und effizienten Produktionsverfahren zu entwickeln. Dadurch soll eine Integration in durchsatzstarke Linienproduktionssysteme ermöglicht werden, um mit konventionellen Verfahren (Zerspanen, Gießen, Schweißen, etc.) konkurrieren zu können.

Aktuell ist die vertikale als auch horizontale Integration Additiver Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing, AM) in konventionelle Linien nur in einem begrenzten Rahmen umsetzbar. Zum einen ist dies begründet durch den allgemein niedrigen Automatisierungsgrad der physischen Handling- und Transportprozesse sowie durch AM-spezifische Produktionsschritte (z. B. Produktionszeit im „Batch-Prozess“, Abkühlen, etc.). Dies führt bisher zu sehr diskreten Produktionsintervallen und hohen manuellen Aufwänden. Zum anderen ist die digitale Datenkette entlang der horizontalen Prozesskette an vielen Schnittstellen nicht durchgängig. Dies führt gegenwärtig zu einer hohen Fehleranfälligkeit, zu Intransparenz sowie fehlendem Monitoring entlang der Prozesse, was wiederum eine Einbindung in relevante Produktionssteuerungen (ERP, MES, etc.) verhindert. Durch diese Hemmnisse wird das offensichtlich hohe Potenzial additiver Fertigungsverfahren für bestehende Serienproduktions- und Montagelinien stark eingeschränkt.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung des polymerbasierten Laser-Sinterns zu einem effizienten und automatisierten Produktionsverfahren. Dadurch soll diese additive Fertigungstechnologie befähigt werden, klassischen Verfahren (Zerspanen, Gießen, etc.) in durchsatzstarken Linienproduktionssystemen auf Augenhöhe zu begegnen. Dieses Gesamtziel kann auf folgende Teilziele heruntergebrochen werden:

1. Digitaler Systemdurchstich vom Modell (CAD) bis hin zum fertigen Bauteil (inkl. Kennzeichnung, Historie, Messwerte, etc. / Digitaler Zwilling)
2. Automatisierung des Material- und Bauteilflusses, inkl. Pulverhandling und Postprozesse
3. Steuerungstechnische und physikalische Integration in den spezifischen Fertigungsprozess
4. Automatisierte Umsetzung der Reinigungs- und Veredelungsprozesse unter Berücksichtigung der Sauberkeitsanforderungen
5. Ganzheitliches Qualitätsmanagement und daraus abgeleitet die Qualifizierung von robusten polymerbasierten Laser-Sinter-Fertigungsverfahren sowie zugehörigen Postprozessen

Der Arbeitsschwerpunkt des Lehrstuhls für Produktionsinformatik in diesem Forschungsprojekt ist die Entwicklung robuster vertikaler Prozessketten, indem generierte Daten der einzelnen Prozessschritte strukturiert aufgenommen und weiterverarbeitet werden. Dadurch wird die Grundlage für ein digitales Abbild des Produktionsprozesses gelegt, was die Transparenz sowie die Rückverfolgbarkeit über den Prozess gewährleistet.