Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Digital Additive Manufacturing
Die Additive Fertigung bietet enorme Potentiale für die agile und flexible Produktion maßgeschneiderter Bauteile ab Stückzahl eins. Für den wirtschaftlichen Einsatz der Technologie und damit deren breite Etablierung wird allerdings eine reproduzierbar hohe Bauteilqualität verbunden mit geringer Ausschussquote vorausgesetzt. Neben der sicheren Beherrschung von Werkstoff und Prozess ist dies nur durch eine durchgängig digitalisierte Prozessführung im Sinne der Industrie 4.0 zu erreichen.
Industrie 4.0 bezeichnet die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie. Für Unternehmen gibt es viele Möglichkeiten, intelligente Vernetzung zu nutzen. Zu den Möglichkeiten zählen beispielsweise:
- Flexible Produktion: In der Herstellung eines Produkts sind viele Unternehmen involviert, die Schritt für Schritt bei der Entstehung eines Produkts beitragen. Digital vernetzt können diese Schritte besser abgestimmt und die Auslastung der Maschinen besser geplant werden.
- Wandelbare Fabrik: Produktionsstraßen sind in Zukunft in Modulen aufgebaut. Sie lassen sich schnell für eine Aufgabe zusammenbauen. Produktivität und Wirtschaftlichkeit werden verbessert, individualisierte Produkte können in kleiner Stückzahl zu bezahlbaren Preisen hergestellt werden.
- Kundenzentrierte Lösungen: Konsument und Produzent rücken näher zusammen. Die Kunden können selbst Produkte nach ihren Wünschen mitgestalten.
- Optimierte Logistik: Algorithmen berechnen ideale Lieferwege, Maschinen melden selbstständig, wenn sie neues Material benötigen – die smarte Vernetzung ermöglicht einen optimalen Warenfluss.
- Einsatz von Daten: Daten zum Ablauf der Produktion und zum Zustand eines Produkts werden zusammengeführt und ausgewertet. Die Datenanalyse gibt Hinweise, wie ein Produkt effizienter hergestellt werden kann. Noch wichtiger: Sie ist die Grundlage für vollkommen neue Geschäftsmodelle und Services.
- Ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft: Produkte werden datengestützt über ihren vollständigen Lebenszyklus betrachtet. Schon im Design wird festgelegt, in welcher Form die Materialien wiederverwertet werden können.
In der additiven Fertigung betrifft dies neben der automatisierten Überwachung von Systemen, Prozessen und Bauteilqualität auch klassische und innovative Regelungsansätze wie Künstliche Intelligenz und das Datenmanagement zur Abbildung von Prozess und Bauteil als digitale Repräsentanz.
Dafür werden im Fraunhofer IWS innovative Sensorik- und Regelungssysteme entwickelt. Diese Systeme unterstützen Industrieunternehmen bei der Integration additiver Fertigungseinheiten in bestehende Anlagen und zugehörige Dateninfrastrukturen. Ein weiterer Forschungsbereich ist die Entwicklung der nächsten Generation von vollständig vernetzten sich selbst kalibrierenden und -regelnden Systemen der additiven Fertigung mittels neuster KI-basierter Technologien, die beispielsweise für Hochdurchsatz-Werkstoffentwicklungen eingesetzt werden können
