Integrierte Linienanwendung von polymerbasierten AM-Technologien

Fördergeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Förderprogramm: Photonik Forschung Deutschland - Licht mit Zukunft; Förderinitiative „Linienintegration additiver Fertigungsverfahren (LAF)“

Projektträger: VDI Technologiezentrum GmbH (VDI-TZ)

Laufzeit: 2/2020 - 07/2023

Ziel des Projektes POLYLINE ist es, die Additive Fertigung mit polymerbasiertem Laser-Sintern (LS) zu einem automatisierten und effizienten Produktionsverfahren weiterzuentwickeln. Die AM-Technologie soll dabei befähigt werden, klassischen Verfahren (Zerspanen, Gießen, etc.) in durchsatzstarken Linienproduktionssystemen auf Augenhöhe zu begegnen.

Additive Manufacturing kann nahezu jede Geometrie und selbst komplexe Strukturen ohne wesentlichen Mehraufwand realisieren – ein großer Schritt in Richtung Massenfertigung individualisierter Produkte. Derzeit ist sowohl die vertikale als auch die horizontale Integration additiver Fertigungsverfahren in konventionelle Linien jedoch nur in einem begrenzten Rahmen umsetzbar, da es an prozesskettenübergreifenden Standards mangelt. Dies liegt an AM-spezifischen Produktionsschritten (z. B. Produktionszeit im „Batch-Prozess“) und den allgemein niedrigen Automatisierungsgrad der physischen Handling- und Transportprozesse. Zum anderen ist die digitale Datenkette entlang der horizontalen Prozesskette an vielen Schnittstellen nicht durchgängig, was gegenwärtig zu Intransparenz, Fehleranfälligkeit und eingeschränktem Monitoring entlang der Prozesskette führt und eine Einbindung in relevante Produktionssteuerungen erschwert. Diese Hemmnisse schränken das offensichtlich hohe Potenzial additiver Fertigungsverfahren in bestehende Serienproduktions- und Montagelinien ein.

Um dieses Projektziel zu erreichen, wird im Projekt ein digitaler und physischer Systemdurchstich angestrebt. Das bedeutet, dass vom CAD-Modell bis zum fertigen Bauteil alle zentralen Kennwerte und Qualitätskriterien (inkl. Kennzeichnung, Historie und Messwerten) erfasst und dokumentiert werden. Die einzelnen Teilprozesse der Fertigung – von der Prozessvorbereitung über den Laser-Sinter-Prozess, das Abkühlen und Auspacken sowie die Reinigung und Nachbearbeitung der Teile – werden automatisiert und in die geplante Fertigungslinie eingebracht, wo alle Gewerke einer LS-Fertigungskette erstmalig vollumfänglich verknüpft werden. Dies ermöglicht perspektivisch eine flexiblere Produktion mit einer Teilefertigung direkt am Standort Deutschland, was am Beispiel von Serienteilen aus dem Automobilbau gezeigt werden soll.

Die Fachgruppe C.I.K. erarbeitet in POLYLINE, mit weiteren Forschungspartnern des Projektes, die horizontale Prozesskette für die Integration der additiven Fertigung in einen Linienprozess. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erarbeitung eines ganzheitlichen Konzepts für die additive Fertigung, inklusive der Berücksichtigung des Qualitätsmanagements. Die Universität Paderborn verfügt dabei mit dem DMRC (Direct Manufacturing Research Center) über eine hohe fachliche Expertise im AM-Bereich und kann auf die Erfahrungen einiger nationaler und internationaler Forschungsprojekte zugreifen.

Weiterführende Links:

https://www.eos.info/polyline

https://www.photonikforschung.de/projekte/photonische-prozessketten/projekt/polyline.html