Formnext 2025: Das Fraunhofer IAPT weitet die Automation der Additiven Produktion aus

Die Machine-Vision-Lösung des Fraunhofer IAPT ermöglicht die flexible Echtzeitanalyse bis auf Pixelebene in der Produktion. Der Einsatz synthetischer Daten für das KI-Training gewährleistet einen schnellen Ramp-Up. (Quelle: M. Voigt, Copyright: Fraunhofer IAPT)

Auf der Formnext 2025 zeigt das Fraunhofer IAPT unterschiedliche Greifersysteme in einer automatisierten AM-Fertigungsroute. (Quelle: Madison Kepros, Copyright: Fraunhofer USA Center Midwest (CMW))

Die Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT stellt auf der Formnext 2025 (Stand D 69, Halle 12.0) die Automation der Additiver Produktion in den Mittelpunkt.

Anhand einer AM-Fertigungsroute zeigt die Fraunhofer-Einrichtung kollaborative Roboter mit flexiblen Greifersystemen und eine kostengünstige, KI-basierte Qualitätssicherung mittels Machine Vision. Die Automation und Reduktion manueller Arbeitsschritte steht auch bei Exponaten zur Handhabung und Bearbeitung geometrisch komplexer oder hochfiligraner Grundstrukturen und einer Technologie zur in-Situ-Glättung von Kunststoffbauteilen im Fokus.

Minimaler Aufwand für Machine Vision in der Qualitätssicherung

Das Fraunhofer IAPT beschleunigt und vereinfacht die Qualitätssicherung der Additiven Produktion (engl. Additive Manufacturing – kurz AM) mit einer innovativen Kombination von Machine Vision und kostengünstigen Kamerasystemen. Eine einfache Kamera und die KI-basierte Auswertung der Bilddaten ersetzen die bisher erforderliche, hochspezialisierte Sensorik.

Auch das aufwändige Produzieren umfassender, realer Bilder für das Training der künstlichen Intelligenz entfällt. Stattdessen erzeugt und nutzt das Fraunhofer IAPT synthetische Daten. Die Herangehensweise beschleunigt die Verfügbarkeit von KI-Modellen für Bildanalysen und das KI-gestützte Erkennen und Bewerten von Objekten in Echtzeit und ohne Qualitätseinbußen.

Die Lösung übernimmt relevante Schritte der Qualitätssicherung wie das Vermessen von Objekten oder die Identifikation von Fehlern. Die Einsatzgebiete gehen jedoch über die Qualitätssicherung hinaus. Ein weiteres Beispiel ist das Identifizieren und Sortieren von Bauteilen im Rahmen einer Automatisierung der Prozesskette.

Universelles Greifersystem bringt Flexibilität in die Automation von AM-Prozessen

Produzierende Unternehmen nutzen Additive Produktion typischerweise für Bauteile in geringer Stückzahl und häufig variierende Geometrien. Die große Bandbreite an Formen und Objekten grenzt den Einsatz klassischer Automatisierungslösungen für AM stark ein. Ein neues, geometrieunabhängiges Greifersystem des Fraunhofer IAPT hebt die Beschränkungen auf: Es übernimmt die Handhabung verschiedenster Bauteile - ob komplette Bauplattform, komplexe Geometrie oder filigrane Strukturen. Diese Flexibilität ermöglicht beispielsweise den bedarfsgerechten Einsatz kollaborativer Roboter entlang der AM-Prozesskette.

Das flexible Greifersystem ermöglicht die Automatisierung manueller Arbeitsschritte auch bei Kleinserien und Einzelteilen auf wirtschaftliche Art. Zudem erübrigen sich kostspielige Sicherheitssysteme und Sperrbereiche durch den menschenzentrierten Einsatz von kollaborierender Robotik.

Prozesse zum automatisierten Bearbeiten filigraner Strukturen

Die Entwicklung additiver Prozesse für das Bearbeiten geometrisch komplexer und filigraner Strukturen jeder Größe gehört zu den Spezialisierungen des Fraunhofer IAPT. Auf der Formnext präsentiert die Fraunhofer-Einrichtung die additive Verstärkung einer geschmiedeten Grundstruktur für die Herstellung einer Leitkante, der sogenannten Metal Leading Edge, zum Schutz von CFRP-Turbinenblättern.

Im Herstellungsprozess übernimmt das Fraunhofer IAPT eine geschmiedete Grundstruktur und trägt zusätzliches Material im DED-LB/P-Verfahren auf der schmalen Kante der Metal Leading Edge auf. Die exakte Platzierung des Materials, der korrekte Winkel und die genaue Einbringung der Energie erfordern eine komplexe Bearbeitungsstrategie und präzise Steuerung des Prozesses. Die Prozesskompetenz der Experten des Fraunhofer IAPT ermöglicht die Umsetzung in einer synchronisierten 8-Achs-Bewegung mit einer eigenen Prozess- und Bahnplanungssoftware. Das Vorgehen garantiert das verlässliche Auftragen der Titanlegierung und schließt gleichzeitig jegliche Beschädigung des filigranen Bauteils aus.

Die Expertise des Fraunhofer IAPT im Umgang mit filigranen Großstrukturen erlaubt die hybride Herstellung der Leitkante und damit die Einsparung von mehr als der Hälfte der in rein konventioneller Produktion benötigten Titanlegierung. Neben der Materialeinsparung senkt die hybride Produktion auch den Werkzeugverschleiß und den Aufwand für die Nachbearbeitung.

Automatisierte Nachbearbeitung als Teil des Druckprozesses von Kunststoffbauteilen

Das Fraunhofer IAPT zeigt eine Innovation zur automatisierten Nachbearbeitung von Kunststoffbauteilen. Die Technologie lässt sich in bestehende FDM-Drucker integrieren und glättet die Oberfläche des Bauteils in-situ – also bereits während der Produktion. Mit dem Wegfall der Nachbearbeitung sinkt die gesamte Herstellungsdauer um bis zu 50%. Pro Bauteil können Einsparungen um bis 80% erzielt werden.

Aus der Forschung in die industrielle Wertschöpfung

Das Fraunhofer IAPT präsentiert seine Entwicklungen auf der Formnext 2025 entlang einer automatisierten AM-Prozesskette. Experten aus den unterschiedlichen Technologie- und Kompetenzfeldern beantworten während der gesamten Messedauer individuelle Fragen.

Über die technischen Innovationen des Fraunhofer IAPT hinaus stellt sich das Fraunhofer-Leistungszentrum IAMHH® auf dem Stand des Fraunhofer IAPT vor. Es hat sich zum Ziel gesetzt Forschungsergebnisse im Bereich der Additiven Produktion in die industrielle Wertschöpfung zu überführen. Zu den Transferpfaden zählen beispielsweise die Ausbildung von Fachkräften, die Bereitstellung von AM-Infrastrukturen, die Unterstützung von Ausgründungen und direkte, bilaterale Auftragsforschung mit Endanwendern.