Qualitätssicherung von Grünteilen bei zweistufigen additiven Fertigungsverfahren durch ein lernfähiges Greifsystem am Beispiel des Metal Binder Jettings
QualiJet – 01IF23272N
Themen
Wirtschaftszweige
Additive Fertigungsverfahren wie das Metal Binder Jetting (MBJ) ermöglichen eine flexible und ressourcenschonende Produktion metallischer Bauteile. Doch insbesondere der Arbeitsschritt der Entpulverung von Grünteilen stellt Unternehmen bislang vor große Herausforderungen: Der manuelle Prozess ist zeitaufwendig, fehleranfällig und führt häufig zu Beschädigungen empfindlicher Bauteile. Für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) bedeutet das hohe Personalkosten und begrenzte Skalierbarkeit.
Ziel des FQS-Forschungsprojektes QualiJet ist die Entwicklung eines neuartigen, automatischen Prozesses, der Grünteile aus zweistufigen additiven Fertigungsverfahren intelligent aus dem Pulverbett entfernt. Dazu soll ein Greifer entworfen werden, der mittels Künstlicher Intelligenz lernt auf die individuellen Eigenschaften der zerbrechlichen Grünteile einzugehen. Ergänzend entsteht ein Konstruktionskatalog, der Designrichtlinien und Materialparameter für eine entpulverungsgerechte Gestaltung bereitstellt. Neu ist der lernende Ansatz: Statt fester Vorgaben wird ein intelligentes System genutzt, das sich an unterschiedliche Geometrien, Materialien und Prozessbedingungen anpasst – ein wichtiger Schritt hin zu einer digitalisierten Qualitätssteuerung in der additiven Fertigung.
Nutzen für Unternehmen
- Reduzierte Ausschussraten und verbesserte Produktqualität durch KI-gestützte Prozessüberwachung und reproduzierbare Handhabung.
- Entlastung von Fachpersonal und nachhaltige Ressourcennutzung durch automatisierte Arbeitsschritte in der additiven Fertigung.
- Wettbewerbsvorteile für KMU durch einen niedrigschwelligen Einstieg in die Technologie sowie verbesserte Skalierbarkeit im Prozess bei gleichzeitig steigender Auslastung der Anlagen.
Beiträge
FQS-Forschungsprojekt QualiJet: Qualitätssicherung im 3D-Druck – automatische Entpulverung von Grünteilen bei zweistufigen additiven Fertigungsverfahren
DGQ Fachbeitrag, 10.07.2025
Neues FQS-Forschungsprojekt gestartet: Qualitätssicherung bei zweistufigen additiven Fertigungsverfahren
DGQ News, 21.01.2025
Stimmen aus dem Projekt
“Die Bitmotec GmbH engagiert sich als Partner im Projektbegleitenden Ausschuss, weil wir davon überzeugt sind, dass eine datenbasierte Qualitätssicherung der Schlüssel zur Effizienzsteigerung in der additiven Fertigung ist. Mit unserem BITMOTECOsystem, einer industriellen Datenplattform, vernetzen wir Maschinen und Sensoren, um Prozess- und Qualitätsdaten strukturiert zu erfassen, zu analysieren und in wertvolle Informationen für die Produktion zu übersetzen. Gerade bei zweistufigen additiven Fertigungsverfahren ist eine durchgängige Erfassung und Auswertung von Prozessdaten essentiell, um Qualitätsabweichungen frühzeitig zu erkennen und Korrekturmaßnahmen einzuleiten. Durch unsere Teilnahme am Forschungsprojekt erwarten wir wertvolle Erkenntnisse darüber, wie digitale Datenströme optimal für eine verbesserte Prozessüberwachung und Qualitätssicherung genutzt werden können. Die Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen und Industriepartnern hilft uns, unser BITMOTECOsystem weiterzuentwickeln, um datenbasierte Lösungen für eine noch präzisere und effizientere additive Fertigung zu ermöglichen.
“Die Element22 GmbH betreibt erfolgreich einen Cold-Metal-Fusion-Drucker (CMF-Drucker), ein pulverbettbasiertes System zur Herstellung hochwertiger Titanbauteile. Eine der zentralen Herausforderungen in diesem Prozess besteht in der effizienten und beschädigungsfreien Entpulverung der Grünteile, die derzeit manuell erfolgt. Durch die Teilnahme am Forschungsprojekt QualiJet erhofft sich Element22 eine innovative Lösung zur Automatisierung dieses Prozessschrittes, mit dem Ziel, sowohl die Produktionskosten zu senken als auch die Ausschussquote zu minimieren. Ein erfolgreicher Ansatz würde somit einen unmittelbaren industriellen Anwendungsfall darstellen. Aspekte, die aus Sicht von Element22 dabei von besonderer Bedeutung sind, umfassen die Zuverlässigkeit der Anlage hinsichtlich des Teile-Handlings und der langfristigen Betriebsfähigkeit in einer staubbelasteten Umgebung, Explosionsschutzmöglichkeiten im Kontext von verwendeten Materialien und Prozessbedingungen, die Notwendigkeit manueller Nachbearbeitung durch Fachkräfte, die Prozessgeschwindigkeit sowie die Übertragbarkeit der Forschungsergebnisse auf andere Materialien wie Titan.
Link zum Forschungsprojekt
Projektwebseite der ForschungseinrichtungenForschungseinrichtungen
Projektbegleitender Ausschuss
Förderhinweis
Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
(Förderkennzeichen: 01IF23272N; Forschungsvereinigung: FQS - Forschungsgemeinschaft Qualität e.V.)
Kontakt
FQS - Forschungsgemeinschaft Qualität e.V.
August-Schanz-Straße 21A
D-60433 Frankfurt/Main