Rapid Prototyping (PST) im Überblick
Rapid Prototyping mittels additiver Fertigung ermöglicht es, Bauteile schnell und flexibel zu produzieren – vom Konzeptmodell bis zur Kleinserie. Das Projekt wurde gefördert durch ZIM, Fördernummer16KN095327. Ein Prozesssteuerungstool (PST) ergänzt diesen Ansatz um digitale Überwachung, Simulation und Dokumentation aller relevanten Druckparameter. So werden Baufehler frühzeitig erkannt, Nacharbeiten reduziert und eine konsistente Qualität über alle Druckläufe hinweg sichergestellt.
Besonders bei komplexen Geometrien oder anspruchsvollen Materialien wird durch PST eine stabile Prozessführung ermöglicht, die teure Fehldrucke vermeidet und Zeit- sowie Materialressourcen schont. Im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojekts wurde das PST speziell für Bauteile basierend auf den Biokunstoff Polyactid (PLA) entwickelt.
Warum ist ein Prozesssteuerungstool für die Additive Fertigung für Unternehmen relevant
Ein Prozesssteuerungstool für die additive Fertigung ist für Unternehmen essenziell, weil es eine kontinuierliche Sicherstellung der Bauteilqualität ermöglicht, indem es Schwankungen bei Temperaturen oder Materialeigenschaften in Echtzeit ausgleicht. Durch die automatisierte Überwachung und Anpassung der Druckparameter reduziert sich Ausschuss deutlich, was sowohl Material- als auch Kostenaufwand senkt und Nachbearbeitungen minimiert.
Gleichzeitig verkürzt sich die Entwicklungs- und Validierungsphase neuer Bauteile, sodass Produkte schneller marktreif sind. Ob Einzelteil oder Kleinserie – das Tool sorgt dafür, dass bewährte Einstellungen zuverlässig reproduziert werden, was die Skalierbarkeit der Produktion unterstützt. Darüber hinaus trägt die Vermeidung von Fehldrucken und der optimierte Energieeinsatz nachhaltig zur Ressourcenschonung bei und fügt sich nahtlos in eine ganzheitliche Nachhaltigkeitsstrategie ein.
Die wichtigsten Vorteile von Rapid Prototyping
Unsere Dienstleistungen
Unsere Leistungen zur 3D-Druckoptimierung bieten Ihnen gezielte Unterstützung bei der Einführung und kontinuierlichen Verbesserung Ihres additiven Fertigungsprozesses. Wir sorgen dafür, dass Sie von Beginn an optimal von unserem Prozesssteuerungstool (PST) profitieren – mit Lösungen, die exakt auf Ihre Produktionsanforderungen zugeschnitten sind:
- Einrichtung und Wartung des PST-Systems
- Technischer Support und Anwenderschulungen
- Visualisierung und Auswertung der Prozessdaten
- Unterstützung bei der Datenerfassung während des Druckvorgangs
- Optimierungsansätze bereits vor dem Druck, wie bspw. durch dünne Wandstärke, Strukturen etc.
- Entwicklung individueller Optimierungsstrategien und Handlungsempfehlungen
Einzigartige Vorteile bei PPP
Die Zusammenarbeit mit PPP bietet einzigartige Vorteile für Ihre 3D-Druckoptimierung mit unserem Prozesssteuerungstool (PST). Wir unterstützen Sie nicht nur bei der Implementierung und Wartung Ihrer additiven Fertigungsprozesse, sondern auch bei der kontinuierlichen Verbesserung von Qualität, Effizienz und Nachhaltigkeit.
- Schnelle Bearbeitung: Durch den Einsatz modernster Softwaretechnologie liefern wir Ihnen schnelle und präzise Ergebnisse.
- Internationales Team: Unser global aufgestelltes Team steht Ihnen bei allen Fragen und Herausforderungen zur Seite.
- Branchenexpertise: Unser Team verfügt über umfassende Kenntnisse im Bereich Additive Fertigung und kann auf langjährige Erfahrung in verschiedenen Branchen zurückgreifen.
- Maßgeschneiderte Lösungen: Wir bieten individuelle Beratungs- und Servicepakete, die exakt auf die Anforderungen Ihres Produktionsumfelds abgestimmt sind.
- Messbare Verbesserungen: Unsere Dienstleistungen ermöglichen konkrete Fortschritte in Qualität, Durchlaufzeit und Ressourceneffizienz.
- Kontinuierliche Unterstützung: Wir begleiten Sie langfristig und unterstützen Sie bei der nachhaltigen Optimierung Ihrer 3D-Druckprozesse.
- Verbessertes Unternehmensimage: Mit einem datengesteuerten, zuverlässigen 3D-Druckprozess positionieren Sie sich als zukunftsorientiertes und qualitätsbewusstes Unternehmen.
Kostenlose Erstberatung
Möchten Sie mehr über die 3D-Druckoptimierung mit unserem Prozesssteuerungstool (PST) erfahren? Kontaktieren Sie uns für ein kostenloses Erstgespräch oder vereinbaren Sie direkt eine unverbindliche Websession. Unsere Expertinnen und Experten stehen bereit, um Ihre individuellen Anforderungen zu besprechen und Ihnen passgenaue Lösungen für eine effizientere und zuverlässigere additive Fertigung anzubieten.
Patrick Wortner
Geschäftsführer | MBA and Eng., Dipl.-Ing. (FH)
Was bedeutet 3D-Druckoptimierung?
3D-Druckoptimierung bei PeoplePlanetProfit (PPP) bezeichnet den strategischen Einsatz digitaler Steuerungstechnologien zur Steigerung von Effizienz, Qualität und Nachhaltigkeit in der additiven Fertigung. Dieser umfassende Ansatz transformiert traditionelle Druckprozesse durch präzise Überwachung und Regelung aller Fertigungsparameter. Im Kern geht es darum, Materialverschwendung zu minimieren, Energieverbrauch zu optimieren und durchgängige Bauteilqualität über alle Produktionsläufe hinweg sicherzustellen – besonders bei anspruchsvollen Anwendungen in Medizintechnik, Luftfahrt oder Automobilindustrie.
Wie funktioniert das Prozesssteuerungstool (PST)?
Das PST bildet als geschlossener Regelkreis das technologische Herzstück unserer Lösung und agiert in drei synchronisierten Phasen: Vor Druckbeginn simuliert es das Computer Aided Desing (CAD) Modell auf thermische Verzugrisiken und strukturelle Schwachstellen, wobei virtuelle Vorabtests Fehlver um bis zu 85 % reduzieren. Während des Drucks erfassen hochauflösende Industriekameras kontinuierlich Schichtdickenabweichungen und Filamentauftrag Unregelmäßigkeiten, wobei Abweichungen automatische Korrekturen auslösen. Parallel interpretieren Künstliche Intelligenz (KI) Algorithmen die Datenströme und justieren in Echtzeit Druckgeschwindigkeit, Düsentemperatur und Kühlungsprofile.
Prozesssteuerung im 3D-Druck für präzise Ergebnisse
Die besondere Stärke des PST liegt in seiner Fähigkeit, digitale Zwillinge mit Live-Prozessdaten zu synchronisieren. Diese Integration ermöglicht beispiellose Präzision, wie ein Anwendungsfall in der Medizintechnik zeigt: Durch das System konnten Maßtoleranzen von ±0,3 mm auf ±0,05 mm reduziert werden, gleichzeitig sanken Nachbearbeitungsstunden um 92 % und Materialeinsparungen von 28 % wurden durch optimierte Stützstrukturen realisiert. Besonders bei Hybridbauteilen aus Multimaterialien schafft das PST Reproduzierbarkeit, wo manuelle Steuerung versagt.
Warum ist konstante Qualität im 3D-Druck entscheidend?
In regulierten Branchen entscheiden Mikrometer über Bauteilzulassung oder kostspieligen Ausschuss. Unser PST adressiert vier zentrale Herausforderungen: Geometrische Verzerrungen werden durch thermische Echtzeit-Modellierung kompensiert, Schichthaftungsfehler durch Infrarot-Temperaturüberwachung mit automatischer Nachheizung vermieden. Materialinkonsistenzen gleicht das System durch KI-gestütztes Parametertuning für Chargenschwankungen aus, während digitale Druckprofile mit 100 %iger Reproduzierbarkeit Serienvarianz eliminieren. Dies reduziert Ausschussraten nachweislich um bis zu 68 %.
Digitale Simulation des Druckvorgangs vor jedem Bauteil
Jeder Druck beginnt mit einer Computational Fluid Dynamics (CFD) basierten Wärmeverteilungsanalyse, die thermische Spannungen und Verzugsrisiken prognostiziert. Die Software berechnet dabei topologieoptimierte, gewichtsreduzierte Bauteilstrukturen und generiert automatisch supportfreie Druckstrategien. Dieser prädiktive Ansatz identifiziert potenzielle Fehlerquellen bereits in der Planungsphase und passt Druckparameter präventiv an, was nicht nur Material und Energie spart, sondern auch die Erfolgsquote bei neuartigen Geometrien signifikant erhöht.
Echtzeit-Überwachung des Filamentauftrags mit Industriekamera
Hochfrequente Thermographieaufnahmen kombiniert mit Lasertriangulations-Messungen überwachen kontinuierlich Schichtdicken und Filamentauftrag. Die Spektralanalyse des Schmelzpools erkennt Materialinhomogenitäten sofort, während die 5 µm-Pixelauflösung kleinste Unregelmäßigkeiten identifiziert. Bei kritischen Anomalien erfolgt eine sofortige Druckunterbrechung, was insbesondere bei medizinischen Implantaten oder aerodynamischen Bauteilen entscheidend zur Qualitätssicherung beiträgt.
Vermeidung von Fehldrucken bei komplexen Geometrien
Durch patentierte Adaptive Slicing Technology werden selbst Hinterschneidungen und ultradünnwandige Strukturen unter 0,4 mm Wandstärke präzise umgesetzt. Das System berechnet dynamisch optimierte Druckpfade, passt Schichtdicken zwischen 20-200 µm stufenlos an und steuert lokale Kühlungszonen. Bei Multi-Axis-Druckern verhindert eine integrierte Kollisionserkennung Maschinenschäden, während materialadaptive Geschwindigkeitsregelungen Filamentabriss bei Kurvenradien verhindert – entscheidend für Leichtbaustrukturen in der Luftfahrt.
Digitale Zwillinge zur Optimierung von Materialien und Parametern
Unsere virtuelle Materialbibliothek mit über 500 Werkstoffprofilen simuliert Kristallisationsverhalten und mechanische Eigenschaften unter Betriebslasten. Machine-Learning-Algorithmen vergleichen neue Geometrien mit historischen Druckdaten und generieren präzise Parameterempfehlungen. Was-wäre-wenn-Szenarien ermöglichen zudem die virtuelle Testung exotischer Materialkombinationen, bevor reale Ressourcen eingesetzt werden – ein entscheidender Vorteil bei der Entwicklung nachhaltiger Verbundwerkstoffe.
Zentrale Prozessdatenbank als Bindeglied aller Technologien
Als integrierende Plattform speichert die versionierte Datenbank sämtliche Druckparameter, Sensormesswerte und Qualitätsprotokolle. KI-gestützte Mustererkennung identifiziert versteckte Korrelationen zwischen Umgebungsbedingungen und Bauteilfehlern, während prognostische Algorithmen Werkzeugverschleiß vorhersagen. Über Application Programming Interface (API) Schnittstellen zu ERP-Systemen erfolgt zudem eine nahtlose Integration in bestehende Produktionsökosysteme und Qualitätsmanagementsysteme.
Einsatz künstlicher Intelligenz zur datenbasierten Steuerung
Die selbstlernenden Algorithmen verarbeiten Erfahrungswerte aus über 15 Millionen Druckstunden. Sie optimieren kontinuierlich Druckprofile, indem sie thermische Trägheitseffekte antizipieren und Materialflusseigenschaften dynamisch ausbalancieren. Dieser intelligente Steuerungsansatz reduziert manuelle Eingriffe auf ein Minimum und schafft reproduzierbare Qualität selbst bei langen Serienläufen.
Kostenlose Erstberatung
Möchten Sie mehr über die 3D-Druckoptimierung mit unserem Prozesssteuerungstool (PST) erfahren? Kontaktieren Sie uns für ein kostenloses Erstgespräch oder vereinbaren Sie direkt eine unverbindliche Websession. Unsere Expertinnen und Experten stehen bereit, um Ihre individuellen Anforderungen zu besprechen und Ihnen passgenaue Lösungen für eine effizientere und zuverlässigere additive Fertigung anzubieten.
Patrick Wortner
Geschäftsführer | MBA and Eng., Dipl.-Ing. (FH)
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man unter 3D-Druckoptimierung?
3D-Druckoptimierung bezeichnet den strategischen Einsatz digitaler Steuerungstechnologien zur Steigerung von Effizienz, Qualitätskonstanz und Nachhaltigkeit in der additiven Fertigung. Kern ist die Integration eines Prozesssteuerungstools (PST), das durch prädiktive Simulation, Echtzeit-Überwachung und KI-gestützte Regelung Materialverbrauch reduziert, Energieeffizienz steigert und Bauteilqualität über alle Produktionsläufe hinweg sicherstellt – besonders kritisch bei Medizin- oder Luftfahrtkomponenten.
Wie funktioniert das Prozesssteuerungstool (PST)?
Das PST arbeitet als geschlossener cyber-physischer Regelkreis: Vor Druckbeginn simuliert es thermomechanische Belastungen am digitalen Zwilling und generiert optimierte Druckparameter. Während des Drucks überwachen Industriekameras (5 µm/Pixel) den Filamentauftrag und Sensoren erfassen Temperaturgradienten. Abweichungen >0,2 mm lösen automatische Korrekturen über KI-Algorithmen aus, die Druckgeschwindigkeit, Düsentemperatur und Kühlung in Echtzeit adaptiv regeln. Alle Daten werden versioniert in einer zentralen Prozessdatenbank dokumentiert.
Welche Vorteile bringt die Software für Unternehmen?
- Qualitätssteigerung: Reduktion von Maßtoleranzen auf ±0,05 mm (Medizintechnik-Referenz)
- Kostensenkung: Bis zu 92 % weniger Nacharbeit, 28 % Materialeinsparung
- Ressourceneffizienz: bis zu 17 kWh Energieersparnis pro vermiedenen Fehldruck
- Skalierbarkeit: 100 % reproduzierbare Druckprofile für Serienfertigung
- Nachhaltigkeit: Transparente Ökobilanzierung via TransPPParent-Integration
Welche Technologien kommen beim PST zum Einsatz?
- Digitale Simulation: CFD-basierte Wärmeverteilungsanalyse und Topologieoptimierung
- Multisensorik: Hochfrequente Thermographie + Lasertriangulation
- Adaptive Slicing: Dynamische Schichtdickenanpassung für Komplexgeometrien
- Materialdigitalisierung: Virtuelle Bibliothek mit 500+ Werkstoffprofilen
- KI-Steuerung: Selbstlernende Algorithmen aus 15M+ Druckstunden