Im Rahmen des öffentlich geförderten Verbundprojektes wiseON qualifiziert die Neue Materialien Bayreuth GmbH zusammen mit ihren Partnern eine digitalisierte SLS-Fertigungslinie für den wirtschaftlichen Einsatz additiver Fertigung im Kontext industrieller Serienanwendungen.
Verbundprojekt wiseON: Bearbeitete Forschungsthemen und Projektpartner
Das Selektive Lasersintern (SLS) ermöglicht die wirtschaftliche Fertigung hochwertiger Kunststoffbauteile in großen Stückzahlen. Neben dem eigentlichen Druckprozess sind jedoch die nachgelagerten Schritte, wie Grobentpulverung und Oberflächennachbearbeitung, entscheidend für die Bauteilqualität. Diese werden bislang oft manuell durchgeführt, was die Kosten erhöht, die Reproduzierbarkeit einschränkt und den industriellen Einsatz erschwert.
Mit dem Ziel, Kosten und Zeit in der Bauteilproduktion zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität zu steigern, untersuchen die Projektpartner des Verbundprojekts wiseON eine Automatisierung und Vernetzung der gesamten Postprocessing-Kette. Zusätzlich werden inline-Qualitätssicherungssysteme integriert. Durch die Erfassung und Vernetzung relevanter Maschinendaten entsteht eine umfassende Prozessanalyse, die Optimierungspotenziale aufdeckt und die additive Fertigung effizienter macht.
Digitalisierung und Prozessoptimierung bei Neue Materialien Bayreuth GmbH
Die Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) konzentriert sich im Rahmen des Projekts auf die Digitalisierung sowie auf die Analyse der Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern, Struktur und Materialeigenschaften des SLS-Drucks. In der unternehmenseigenen SLS-Demonstrationsfabrik werden Testserien mit variierenden Geometrien und Ausgangspulvern produziert. Die mechanischen, optischen und physikalischen Eigenschaften der Bauteile werden untersucht und mit den Anforderungen industrieller Anwendungen abgeglichen. Auch wirtschaftliche Aspekte, wie Herstellungskosten, werden umfassend analysiert.
Ein besonderer Fokus liegt auf der Wiederverwendbarkeit von Pulver, einem Schüsselfaktor für eine nachhaltige und kosteneffiziente Produktion. Daher werden verschiedene SLS-Pulver untersucht, um deren Verarbeitbarkeit bei steigenden Recyclingzyklen zu bewerten. Dabei werden kritische Materialeigenschaften wie Partikelgrößenverteilung und Fließfähigkeit, kontinuierlich gemessen und hinsichtlich ihrer Auswirkung auf den Druckprozess analysiert.
Prozessüberwachung und inline-Datenanalyse
Für den optimalen SLS-Druckprozess müssen materialabhängige Prozessparameter identifiziert werden. Hierzu sind die SLS-Anlagen der NMB mit umfassender inline-Process-Monitoring-Hardware ausgestattet. Die Position der Bauteile im Bauraum sowie verschiedene Nesting-Strategien werden hinsichtlich ihres Einflusses auf das Postprocessing evaluiert.
Die Performance der gesamten Postprocessing-Kette wird durch die Erfassung von Livedaten aus den Einzelmaschinen und die Analyse der individuellen Prozesszeiten quantifiziert. Ein Beispiel dafür ist die inline-Messung der Restpulveranhaftung nach der Grobentpulverung. Zusätzlich werden die Bauteile am Ende der Fertigungslinie optisch und gravimetrisch analysiert, um den gesamten SLS-Prozess weiter zu optimieren. Durch maschinenlesbare Markierungen (Additive Marking GmbH) bleibt die Position eines Bauteils im Bauraum auch nach Fertigstellung nachvollziehbar.
Vernetzte Fertigung dank IoT-Plattform
Alle Prozesswerte der Fertigungsmaschinen werden über die standardisierte OPC-UA-Schnittstelle erfasst und in der IoT-Plattform der NMB gespeichert. Diese Daten können visualisiert, analysiert und miteinander verknüpft werden, um die Effizienz der gesamten Fertigungslinie kontinuierlich zu steigern.
Ziel: Serienfertigung mit bis zu 50.000 Bauteilen
Das SLS bietet das Potenzial, Serienfertigungen mit bis zu 50.000 Bauteilen wirtschaftlich umzusetzen – und das mit deutlich kürzeren Vorlaufzeiten als beim Spritzguss. Das Projekt wiseON widmet sich daher der durchgängigen Vernetzung und Automatisierung der SLS-Prozesskette, um den industriellen Einsatz der additiven Fertigung von Kunststoffbauteilen zu etablieren.
Das Verbundprojekt wiseON („Material- und Prozessentwicklung für eine durchgängig vernetzte, automatisierte und digitalisierte SLS-Fertigungslinie zur wirtschaftlichen additiven Serienfertigung“) wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie im Bayerischen Verbundforschungsprogramm (BayVFP) gefördert (Förderkennzeichen MW-2308-0010). Zu den Projektpartnern zählen REHAU Industries SE & Co. KG, toolcraft AG, OSSBERGER GmbH + Co. KG, Rösler Oberflächentechnik GmbH so-wie die Neue Materialien Bayreuth GmbH.
Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
M. Sc. Christopher Weigl | E-Mail christopher.weigl@nmbgmbh.de
