Stärkung von Produktionsprozessen bei KMU durch den Einsatz von KI in der generativen Fertigung

In Zeiten von globalen Krisen wie der aktuellen Corona-Pandemie kommt es bei Unternehmen aus sämtlichen Branchen zu Lieferengpässen. Diese betreffen die Beschaffung von Ersatzteilen, Zukaufteilen oder Prototypen. Ein Ausfall der Lieferkette trifft kleine und mittelständige Unternehmen (KMU) besonders stark, da diese im Vergleich zu Großunternehmen meist ein kleineres Produktportfolio aufweisen und nur schwer auf alternative Lieferketten umstellen können.

Das vorliegende Forschungsvorhaben unterstützt insbesondere KMU durch die Digitalisierung von Produktionsprozessen beim Aufbau von Resilienz, Unterbrechungen von Lieferketten mithilfe der generativen Fertigung zu überbrücken. Zur Herstellung eines erfolgreichen Produkts mittels dem 3D-Druck gibt es hierbei hauptsächlich zwei Herausforderungen:

  • Generierung von Fertigungsdaten zur generativen Fertigung,
  • Anpassung der Prozessparameter in Abhängigkeit von Stückzahl, Fertigungsdauer und Fertigungszeit.

Zur Erzeugung eines 3D-Druck-gerechten Designs werden mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) die an der Hochschule Trier, Standort Birkenfeld bereits durch Design of Experiment (DoE) gewonnenen Erfahrungen im Bereich der Bauteilgestaltung für die generative Fertigung genutzt. Die erforderlichen Geometrien werden mittels 3D-Scan bzw. parametrischer Konstruktion erzeugt. Weiterhin werden beispielhaft Optimierungspotenziale in Bezug auf zum Beispiel Gewichtseinsparungen mithilfe von Topologieoptimierung an dem digitalen Zwilling des Bauteils durchgeführt.

Um den Druck auf optimale Prozessparameter zu regeln, wird ein 3D-Drucker mit ergänzenden Sensoren zur Erfassung von unter anderem Temperatur, Schwingungen, Feuchte ausgerüstet und die Daten erfasst. Weiterhin wird ein Fernzugriff auf den Drucker integriert, um durch die Remotesteuerung den Personalbedarf vor Ort zu verringern.

Die erforderlichen Ausfallteile der Firmen bestehen aus unterschiedlichsten Materialien, um die Potenziale der digitalen Produktoptimierung und der additiven Fertigung aufzuzeigen, werden exemplarisch Ersatzteile digitalisiert und mit unterschiedlichen Druckprozessen und Materialien (Metalle, Kunststoffe, faserverstärkte Kunststoffe) hergestellt.

Laufzeit 01.11.2020 bis 31.10.2021
Gefördert durch Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur Rheinland-Pfalz im Rahmen des HAW-Corona-KI-Programms
Fördersumme 92.500 €

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Michael Wahl
Prof. Dr.-Ing. Michael Wahl
Professor FB Umweltplanung/-technik - FR Maschinenbau

Kontakt

+49 6782 17-1313

Standort

Birkenfeld | Gebäude 9916 | Raum 136

Sprechzeiten

nach Vereinbarung
Prof. Dr. Henrik te Heesen
Prof. Dr. Henrik te Heesen
Professor FB Umweltplanung/-technik - FR Maschinenbau

Kontakt

+49 6782 17-1908

Standort

Birkenfeld | Gebäude 9925 | Raum 12

Sprechzeiten

Montag, 11-12 Uhr, nach Vereinbarung per E-Mail/Monday, 11-12 h, by arrangement via mail

Kontakt

Hochschule Trier, Umwelt-Campus Birkenfeld
Institut für Betriebs- und Technologiemanagement (IBT)
Campusallee 9925
55768 Hoppstädten-Weiersbach

back-to-top nach oben