2020 ist für das IKV an der RWTH Aachen in dreifacher Hinsicht ein Jubiläumsjahr: Die RWTH Aachen feiert ihr 150-jähriges Bestehen, das IKV wird 70 Jahre alt und richtet zum 30. Mal das Internationale Kolloquium Kunststofftechnik aus.

Grund zum Feiern: 30. Internationales Kolloquium Kunststofftechnik und 70 Jahre IKV

Extrusion

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Spritzgießen

Temperiertechnik

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Extrusionswerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Additive Fertigung

Extrusionsanlagen

Es ist angerichtet

Die Fachmesse Control kann auch in diesem Jahr nicht als Präsenzveranstaltung stattfinden. Nach Rücksprache mit Ausstellern und Beirat sagt der Messeveranstalter P. E. Schall das Branchenhighlight ab, das für den 4. bis 7. Mai 2021 vorbereitet worden war.

Qualitätsplanung

Qualitätsmethoden

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Messeveranstalter

Markt & Wirtschaft

kunststoffe.de

Qualitätssicherung

Qualität

Software für Qualitätssicherung

Software

Qualitätsnachweise

Control 2021 nicht als Präsenzmesse

„Circular Economy“ ist nicht nur das Schwerpunktthema der K 2019, sie bildet auch den „grünen“ Faden beim Messeauftritt des Spritzgießmaschinenbauers und Systemanbieters Engel.

Engel befürwortet starkes Engagement der Kunststoffindustrie für Kreislaufwirtschaft

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Kunststoff Werkstoffe

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Spritzgießmaschinen

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Organobleche (gewebeverstärkte Thermoplast-Halbzeuge)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Ressourcenmanagement

Produktion

Ein zweites Leben für Kunststoffe

Die Qualität von Spritzgussteilen und die Prozessstabilität sind bis heute von den Kenntnissen und Erfahrungen des Einrichters abhängig. Durch die wachsende Zahl an Freiheitsgraden entstehen Wirkzusammenhänge zwischen Bauteilqualität und Prozessparametern.

Modellgestützte Prozesseinrichtung durch vollvernetzte Produktion im Spritzgießen

Prozessvisualisierung

Automatisierungstechnik

Prozesssimulation

Simulation

Mess- / Regel- und Prozessleittechnik

Prozessautomation

IoT-Plattformen für die Qualitätssicherung

Machine Learning für die Qualitätssicherung

Big Data für die Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Jenseits menschlicher Fähigkeiten

Zum jährlichen Branchentreff der Spritzgießer kamen am 11. und 12. Februar 2020 rund 150 Experten nach Baden-Baden.

Die VDI-Jahrestagung „Spritzgießen 2020“ zeigt: Noch fehlt der „Closed Loop“

Temperiergeräte

Gießanlagen

Spritzgießwerkzeuge

Warmformen / Thermoformen

Energieeffizienz

Kunststoff-Rezyklat

Rheologie

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Kreislaufprobleme

Die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland erfordert neben einer kosteneffizienten Produktion insbesondere hochwertige Produkte. Die Vorwerk Elektrowerke stellen sich dieser Herausforderung. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen erprobt das Unternehmen eine 100-%-Inline-Qualitätserfassung sowie eine Qualitätsprognose durch maschinelles Lernen.

Mit Automatisierung und künstlicher Intelligenz die digitale Transformation gestalten

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Kameras, intelligente

Fertigungsautomation

Bildverarbeitung

Datenanalyse

Inline- / Online-Messsysteme

Inline-Qualitätserfassung und  datenbasierte Qualitätsprognose

Kuka warf in einem Pressegespräch einen Blick in die Zukunft der Fertigung und zeigte, wie Unternehmen durch die Verknüpfung von KI und dem Internet of Things Effizienz, Produktqualität und Umsatz steigern können.

Technik Trend

Kunststoffverarbeitung

IoT-Plattformen für die Kunststoffverarbeitung

Roboter

Maschinenbau

Smart Factory durch Künstliche Intelligenz und IoT

Eine Technologie, die bezüglich Nachhaltigkeit vielversprechend ist, ist das Thermoplast-Schaumspritzgießen. Obwohl schon seit Jahrzehnten im Einsatz, bietet das Verfahren dank kontinuierlicher Entwicklungsarbeit noch viel Potenzial.

Neue Entwicklungen im Thermoplast-Schaumspritzgießen

Schaumspritzgießen

Schnecken und Plastifiziersysteme

Ein Sonderverfahren auf dem Weg zum nachhaltigen Normalfall

Das Fraunhofer Spin-off plus10 implementiert bei Freudenberg Home and Cleaning Solutions eine KI-basierte Software in Spritzgießmaschinen und baut eine hochfrequente Datenerfassung sowie -verarbeitung auf.

QS-Software

KI in der Kunststoffverarbeitung

In Kunststoffspritzguss und 3D-Druck treten prozessbedingt systematische Geometrieabweichungen der Produkte auf. Das Software-Modul FormCorrect ermöglicht als Bestandteil der Messsoftware WinWerth von Werth Messtechnik, Gießen, eine Produktoptimierung mithilfe der weitgehend automatischen Korrektur des CAD-Modells. Dadurch kann es die Entwicklungskosten reduzieren. 

Qualitätssteuerung im Kunststoffspritzgießen und 3D-Druck 

Messdatenerfassung, Software

Messtechniksoftware

Erweitertes Postprocessing der Messdaten  

Wissenschaftsminister (Bayern) Sibler überreicht Förderbescheid zum Forschungsprojekt ¿FAB-Weld¿ an FAU Erlangen-Nürnberg, FIT und weitere Partner. 

Forschungsprojekt ¿FAB-Weld¿ erforscht Schweißprozesse 

Selektives Lasersintern von Kunststoff, Metall, Keramik

Vibrationsschweißen

Kombinieren von SLS- und Spritzgießkomponenten 

Eine neue Anlage für das selektive Lasersintern ermöglicht die Entwicklung neuer Pulvermaterialien im Demo-Center ¿Additive Fertigung mit Kunststoffen¿ der Neue Materialien Bayreuth GmbH. 

NMB nimmt neue SLS-Anlage in Betrieb 

Lehrstühle und Institute

Materialentwicklung für die Additive Fertigung 

Ein deutsch-österreichisches Projektkonsortium auf fünf Partnern entwickelt für Stereolithografie-Produkte im Automobilsektor neue Materialien, Druckmethoden und Technologien zur Nachbearbeitung. 

Neue Materialien, Druckmethoden und Technologien zur Nachbearbeitung 

Kunststoffhandel

Kooperation erschließt 3D-Druck-Potenziale für Automobilbauteile  

Am 12. und 13. September 2019 findet die Veranstaltung 3DKonzeptLab des Verbandes 3DDruck e.V. in Berlin statt, bei dem aktuelle Themen des 3D-Drucks auf der Tagesordnung stehen.  

Impulse für die additive Fertigung  

Verbände

Das Netzwerktreffen 3DKonzeptLab     

Als Lehmann&Voss&Co. am 16. August in der Hamburger Fischauktionshalle mit rund 600 Gästen sein 125-jähriges Firmenbestehen feierte, gab es eine besondere Kulisse: das Modell eines 3D-gedruckten Rennsegelboots aus einem maßgeschneiderten Material des Unternehmens. 

Lehmann&Voss&Co. feiert 125-jähriges Firmenbestehen 

Polyamide

Carbonfaser-verstärkte Renn-Yacht zum Jubiläum 

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Hannover und Aachen wollen gemeinsam eine App zur automatischen Überwachung der Druckqualität in der Additiven Fertigung bei Losgröße 1 entwickeln.

Der 3D-Druck ermöglicht eine Produktion in Losgröße 1. Das bedeutet, dass kein Produkt dem anderen gleicht, weil jedes Teil individuell für den Kunden entworfen wird. Interessant ist das unter anderem für die Medizintechnik. Additiv gefertigte Zahnschienen, Hörgeräte und sogar Implantate lassen sich perfekt an den Körper eines einzelnen Patienten anpassen und trotzdem kostengünstig herstellen. Eine Herausforderung für Unternehmen ist allerdings die Qualitätssicherung. Personalisierte Medizinprodukte unterliegen strengen Vorgaben an die Sicherheit. Die Hersteller müssen garantieren können, dass sich keine unsichtbaren Risse oder Poren im Bauteil befinden und die geometrischen Anforderungen sowie die gewünschten Materialeigenschaften erzielt werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Hannover und Aachen arbeiten an einer Lösung, um insbesondere kleine und mittlere Unternehmen bei der Zulassung patientenindividueller Medizinprodukte aus dem 3D-Drucker zu unterstützen: Sie wollen eine App entwickeln, die bei der Qualitätssicherung hilft.

Je individualisierter die Produktion, desto schwieriger die Qualitätssicherung. Bei Gütern, die in Großserie gefertigt werden, genügt es oft, Qualitätsprüfungen an einigen zufällig ausgewählten Produkten durchzuführen, um damit Rückschlüsse auf die gesamte Charge ziehen zu können. Bei Einzelanfertigungen ist das nicht möglich. Hier muss jedes Bauteil genau untersucht werden, um die Qualität sicherzustellen. Mögliche Mängel patientenindividueller 3D-Druck-Produkte bereits während der Fertigung zu erkennen ist das Ziel eines neuen Forschungsprojekts, das Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH und des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen gemeinsam durchführen.

Künstliche Intelligenz soll Produktionsfehler erkennen

Die Forscherinnen und Forscher wollen einen industriellen 3D-Drucker mit Sensortechnik ausstatten, um den Druckvorgang lückenlos zu überwachen. Die Sensordaten werden in einer App mithilfe von Künstlicher Intelligenz über ein Qualitätsmodell ausgewertet, um Produktionsfehler zuverlässig zu erkennen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IPH und des WZL konzentrieren sich vorrangig auf die Medizintechnik, weil in dieser Branche der Grad der Individualisierung der Produkte und die dazugehörigen Qualitätsanforderungen besonders hoch sind sowie im Rahmen einer Zulassung der Nachweis eines Qualitätssicherungssystems erbracht werden muss. Das IPH ist im Forschungsprojekt für die Sensortechnik und Datenerhebung verantwortlich, das WZL übernimmt die Erstellung des Qualitätsmodells und die Programmierung der App.

Die Qualität im 3D-Druck wird von vielen Faktoren beeinflusst: Von der Art des verwendeten Materials, der Umgebungstemperatur, der Temperatur, bei der das Filament aufgeschmolzen wird, der Druckgeschwindigkeit, den Vibrationen des Druckkopfs und etlichen weiteren Parametern. „Additive Fertigungsprozesse reagieren sehr sensibel auf äußere Einflüsse“, sagt Projektingenieurin Anne Rathje vom IPH. „Unser Ziel ist es, mehr Sicherheit in den Prozess zu bekommen und Fehler zu vermeiden.“ Besonders tückisch sei, dass viele Fehler von außen nicht mehr sichtbar sind, wenn das Bauteil fertig gedruckt ist. „Wenn beispielsweise zwischendurch kurz der Druckkopf verstopft und dann normal weiterdruckt, sieht man das später nicht“, sagt Rathje.

Für das Forschungsprojekt nutzt das IPH den Industriedrucker X500PRO der German RepRap GmbH. Als Druckmaterial dient der Kunststoff Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), der eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweist, aber sehr temperatursensibel ist.

Zur Überwachung der Druckqualität wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedene Sensoren nutzen. Denkbar sind beispielsweise Sensoren, die die Temperatur der Bauplatte oder Baukammer messen, Infrarotsensoren, mit denen sich die Temperatur direkt am Druckkopf bestimmen lässt, Vibrationssensoren sowie optische Messtechnik. Aussagekräftig für die Qualitätsüberwachung sind auch akustische Signale, vereinfacht gesagt: Tonaufnahmen. Darüber ließe sich beispielsweise feststellen, wenn der Druckkopf verstopft oder das Filament in der Anlage bricht. „Das kann man hören“, sagt Anne Rathje. „Die Herausforderung ist allerdings, die Signale so zu verarbeiten, dass Umgebungsgeräusche herausgefiltert werden“ – also beispielsweise das Surren des Motors im 3D-Drucker, das Rauschen des Rechners oder eine zugeschlagene Tür. Um wichtige von unwichtigen Geräuschen zu unterscheiden, wollen die Forscherinnen und Forscher Machine Learning nutzen, eine Form der Künstlichen Intelligenz. Indem das Programm mit möglichst vielen Tonaufnahmen trainiert wird, lernt es immer besser, Fehler anhand von akustischen Signalen zuverlässig zu erkennen.

Die App liefert Daten – die Nutzer müssen sie interpretieren

Letztlich soll eine App entwickelt werden, die sämtliche Sensordaten automatisiert auswertet. „Unser Ziel ist es, den Aufwand der Qualitätssicherung im 3D-Druck zu reduzieren und auch dem Laien über eine intuitive App eine Überwachung des Druckes zu ermöglichen“, sagt Anna-Lena Knott vom WZL. Die Nutzerinnen und Nutzer müssen die Sensordaten nicht interpretieren – die App überwacht den gesamten Druckprozess, dokumentiert Fehler und gibt eine Rückmeldung zur Druckqualität. Bei schwerwiegenden Fehlern, die das Bauteil unbrauchbar machen könnten, stoppt die App den Druckprozess und informiert die Nutzerin oder den Nutzer. Daraufhin können die Druckeinstellungen angepasst und bei Bedarf Fachpersonal hinzugeholt werden.

Im Forschungsprojekt arbeiten IPH und WZL eng mit der Industrie zusammen. Zum Projektbegleitenden Ausschuss gehören produzierende Unternehmen aus der Medizin- und Dentaltechnik und weiteren Branchen sowie Hersteller von 3D-Druckern. Das Forschungsprojekt mit dem Titel „Sensorik- und App-basierte Validierung der Prozess- und Produktqualität für die aufwandsreduzierte Zulassung personalisierter Medizinprodukte (SAViour)“ läuft bis Januar 2023 und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie finanziert.

IPH Inst.f. integrierte Produktion Hannover gGmbH 

www.iph-hannover.de

RWTH Aachen Werkzeugmaschinenlabor WZL 

www.wzl.rwth-aachen.de

Qualitätsüberwachung: Sensoren am Drucker sollen Fehler erkennen – wie etwa einen verstopften Druckkopf

3D-gedruckte Zahnschienen: Medizinprodukte lassen sich dank Additiver Fertigung individuell an den Körper des Patienten anpassen und trotzdem kostengünstig herstellen.

3D-Drucker im Dentallabor: Die Rainer Ulbricht Dental-Technik GmbH nutzt die Additive Fertigung bereits und beteiligt sich am Forschungsprojekt SAViour.

Professionelle 3D-Druck-Anlage: Im Forschungsprojekt nutzt das IPH den Industriedrucker X500PRO der German RepRap GmbH und stattet ihn mit Sensortechnik aus.