Institut für Digitale Materialforschung

Im Rahmen dieses ZIM-Kooperationsprojektes wird ein Prozesssteuerungstool für die Additive Fertigung (kurz PST) entwickelt, wodurch eine konstante Qualität in der additiven Fertigung von PLA-basierten Bauteilen ermöglicht werden soll, indem der Druckvorgang digitalisiert und vorab für jeden einzelnen Druckvorgang simuliert wird.
Dadurch soll ermöglicht werden, dass der 3D-Drucker auf veränderte Parameter und Rahmenbedingungen, wie z. B. die zunehmende Temperatur des Druckbetts, reagieren und den Filamentauftrag folglich anpassen kann.
Durch den Einsatz einer Industriekamera soll der Filamentauftrag zusätzlich überwacht werden und bei Fehlern den Druck abbrechen. Die angestrebte Prozesssteuerung des Druckers erfolgt somit hauptsächlich digital.
Durch diesen Ansatz soll es Unternehmen einerseits möglich sein, eine konstante Fertigungsqualität zu ermöglichen und zum anderen deutlich Kosten einzusparen, da Fehldrucke v. a. bei komplexen Geometrien durch die Kamera erkannt und frühzeitig abgebrochen werden können.

Die notwendigen Entwicklungen hierfür verteilen sich auf die Bereiche Werkstoffcharakterisierung, Numerik, Digitaler Zwilling, Prozesstechnologie und Künstliche Intelligenz, die alle über eine Prozessdatenbank miteinander verbunden sind.
Die Prozessdatenbank ist somit der Dreh- und Angelpunkt des gesamten PST.

Der Entwicklungsbereich der HKA ist die Charakterisierung und Modellierung der Aufschmelz- sowie Erstarrungsprozesse – die sogenannte Schichten-Interaktion. Zudem erarbeitet die HKA ein Verfahren zur Vorhersage der makroskopischen Eigenschaften des Werkstücks.