3D Druckoptimierung – Druckoptimierung (3d-druckoptimierung.de) [2]

Im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojekts wird ein Prozesssteuerungstool für die Additive Fertigung (kurz PST) entwickelt. Das PST wird eine konstante Qualität in der additiven Fertigung von PLA basierten Bauteilen ermöglichen, indem der Druckvorgang digitalisiert und vorab für jeden einzelnen Druckvorgang simuliert wird. Dadurch wird ermöglicht, dass der 3D-Drucker auf veränderte Parameter und Rahmenbedingungen reagieren kann, wie z.B. die zunehmende Temperatur des Druckbetts und somit den Filamentauftrag anpassen kann. Durch den Einsatz einer Industriekamera wird der Filamentauftrag zusätzlich überwacht und bei Fehlern im Filamentauftrag wird der Druck abgebrochen.

Die angestrebte Prozesssteuerung des Druckers erfolgt somit hauptsächlich digital. Durch diesen Ansatz wird 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 Validierung der Technologie für das PST wird anhand eines Messerhalters eines Rotationsmikrotom aus der Labortechnik erfolgen. Der Messerhalter selbst besteht aus mehr als 100 Bauteilen, von denen einige auch durch Kunststoff ersetzt werden können. Dabei muss aber gewährleistet sein, dass z.B. die Stabilität des Kunststoffs bei jedem Bauteil konstant ist. Somit eignet sich dieser Anwendungsfall ideal, um das Prozesssteuerungstool zu validieren.

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