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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Durchgängige Digitalisierung der additiven Fertigung – gesteigerte Prozesssicherheit durch intelligente Systemtechnik und Methoden des maschinellen Lernens

Mittwoch (18.09.2019)
17:30 - 18:00 Uhr Heyn
Bestandteil von:


Bereits geringe Schwankungen einzelner Prozessparameter können den additiven Herstellungsprozess erheblich beeinflussen. Zudem sind Aufbaufehler aufgrund des schichtweisen Aufbaus kumulativ und die Randbedingungen unterliegen permanenten Änderungen. Eine vollumfängliche Digitalisierung der gesamten Prozesskette bietet das Potential Fehler im Prozess, Fehler der Prozesstechnik sowie noch unbekannte Wirkmechanismen und Zusammenhänge zu erkennen als auch Qualitätssicherungsmethoden zur Verfügung zu stellen.

Bisher sind die einzelnen Prozessschritte der additiven Fertigung nur teilweise digitalisiert und die Verknüpfung der jeweiligen Daten erfolgt vorwiegend manuell durch den Anwender. Es besteht darüber hinaus Bedarf an maßgeschneiderten Prozessbeobachtungssystemen und an leistungsfähigen Algorithmen zur Datenanalyse. Um die Digitalisierung des Fertigungsprozesses als Ganzes zu ermöglichen, muss sowohl ein durchgängiges digitales Abbild des Prozesses als auch des Bauteils – „Digitaler Zwilling“ – erzeugt werden.

In diesem Beitrag werden die aktuellen Arbeiten des Fraunhofer IWS im Bereich der Digitalisierung der additiven Fertigung vorgestellt. Zunächst wird ein Überblick über maschinenintegrierbare cyberphysische Systeme (CPS) zur Datenerfassung und Vernetzung einzelner Prozessschritte gegeben. Dies umfasst die Überwachung und Charakterisierung der eingesetzten Prozesstechnik sowie das Monitoring und die Regelung wichtiger Prozesseinflussparameter. Ein weiterer – zwingend notwendiger – Schritt ist die automatisierte strukturierte Ablage der Daten unterschiedlicher Formate. Dazu werden die aktuellen Entwicklungen von Datenmanagementsystemen vorgestellt.

Die strukturierten Daten werden als Basis für Algorithmen des maschinellen Lernens benötigt. Der Mehrwert dieses Ansatzes wird in Beispielen zur Überwachung der Systemtechnik und automatisierten Detektion von Fehlzuständen gezeigt. Durch die vollumfängliche Erfassung der Zustandsgrößen und deren Verknüpfung untereinander können neue Ansätze zur Prozessregelung und Qualitätssicherung bereitgestellt werden. Damit wird ein wesentlicher Beitrag geleistet, die Prozesssicherheit zu erhöhen sowie Vorlaufzeiten und damit Produktionskosten zu reduzieren.

 

Sprecher/Referent:
Robin Willner
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Weitere Autoren/Referenten:
  • Mirko Riede
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Justus Brode
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Rico Hemschik
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Dr. Elena Lopez
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Prof. Dr. Frank Brückner
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Prof. Dr. Christoph Leyens
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

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