Köln-InSight.TV

Das Magazin für Köln

Prozesssicherer 3D-Druck für die Serienfertigung TH Köln entwickelt intelligenten Druckkopf

3D Druck TH KeolnViele Unternehmen scheuen den Einsatz von 3D-Druck-Verfahren in der Serienproduktion. Der Grund: Defizite bei der Prozessstabilität führen zu Qualitätsschwankungen bei den Erzeugnissen und machen den Einsatz in der Massenfertigung unrentabel. Um die Schwächen des Verfahrens zu überwinden, hat das Labor für Fertigungssysteme der TH Köln einen sensorgestützten Druckkopf entwickelt, der den Fertigungsprozess überwacht und wenn nötig korrigiert.

„Marktübliche 3D-Druckanlagen haben nur eine rudimentäre Prozessüberwachung, wie etwa die Temperaturregelung des Heizelements. Qualitätsschwankungen beim Rohmaterial können deshalb nicht ausgeglichen werden und sorgen sofort für Fehler in den Bauteilen. Das gewünschte Druckergebnis ist nicht zuverlässig reproduzierbar, weshalb eine Serienfertigung nur möglich ist, wenn man einen sehr hohen Ausschuss akzeptiert“, erläutert Tilmann Spitz vom Labor für Fertigungssysteme die Ausgangslage.

Prozessüberwachung während des Druckvorgangs

Das Labor hat deshalb einen intelligenten Druckkopf entwickelt, der die Eigenschaften des sogenannten Filaments – auf Spulen aufgewickelte Kunststoffdrähte, die erst aufgeschmolzen und dann verdruckt werden – überwacht. Wenn bei den untersuchten Parametern wie Vorschubgeschwindigkeit, Förderwiderstand oder Drahtquerschnitt Abweichungen auftreten, leitet das System automatisch eine Prozessoptimierung ein oder löst bei schweren Fehlern einen Produktionsstopp aus. Da sich der Druckkopf selbst kalibriert, ist die komplexe und fehleranfällige Einstellung durch den Bediener nicht nötig. „Unser Druckkopf ist ein kostengünstiger Nachrüstsatz, der auf alle marktüblichen Industrieroboter installiert werden kann. So ist die additive Fertigung mit vorhandenen Maschinen möglich und es muss keine teure Komplettanlage beschafft werden“, sagt Laborleiter Prof. Dr. Ulf Müller.

Extruder untersucht Material vor dem Druck

Das Filament stellt in der Produktion einen signifikanten Kostenfaktor dar. Viele Hersteller bieten eigene Patronensysteme und Druckmaterialien an, die für die jeweiligen Drucker optimiert sind. Herstellerunabhängige Rohmaterialien verringern die Kosten, funktionieren aber hinsichtlich Temperatur und Querschnitt nicht auf allen Fertigungsanlagen. „Unser neu entwickelter Extruder passt den Prozess an die Spezifikationen des jeweiligen Filaments an. So können auch herstellerfremde Druckmaterialien in hoher Qualität verarbeitet werden“, so Spitz.

Der jetzt vorliegende Druckkopf ist in einem Forschungsprojekt und durch studentische Arbeiten entstanden. Der erste Demonstrator war das Ergebnis des Vorhabens „IntelliExtruder“, das das Labor gemeinsam mit der GRIP GmbH Handhabungstechnik bis Anfang 2018 durchführte und dabei die prinzipielle Machbarkeit des Konzepts belegte. „Auf dieser Grundlage haben Studierende des Labors in insgesamt sieben Bachelor- und drei Masterarbeiten den mechanischen Aufbau, die Programmierung und die Algorithmen optimiert, sodass wir heute über ein System verfügen, das nahe an der Marktreife ist“, sagt Müller.

Das Forschungsprojekt „IntelliExtruder – 3D-Druckkopf mit automatischer Kalibrierung und Anpassung“ wurde durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. An der TH Köln war es im Labor für Fertigungssysteme von Prof. Dr. Ulf Müller an der Fakultät für Anlagen, Energie- und Maschinensysteme angesiedelt.

Quelle: www.th-koeln.de
Foto: Der neuartige Druckkopf des Labors für Fertigungssysteme der TH Köln kann auf alle marktüblichen Industrieroboter installiert werden. (Foto: Costa Belibasakis / TH Köln)

Diesen Beitrag teilen, das Unterstützt uns, DANKE !

FacebookVZJappyDeliciousMister WongXingTwitterLinkedInPinterestDiggGoogle Plus

Köln Termine

Globus AufindieWelt o300g.jpg
Samstag, 28.Nov 10:00 - 16:00 Uhr
Auf in die Welt Messe in Köln

russische Avantgarde Museum Ludwig.jpg
Samstag, 28.Nov 10:00 - 18:00 Uhr
Russische Avantgarde im Museum Ludwig – Original und Fälschung

menschen am lenauplatz.jpg
Samstag, 28.Nov 10:00 - 22:00 Uhr
Ausstellung "Menschen am Lenauplatz"

Louis Stettner Infocus Galerie.jpg
Samstag, 28.Nov 11:00 - 15:00 Uhr
Ausstellung "Louis Stettner - Early Joys"

louis-stettner_madison-avenue_ny_1976_c3a56.jpg
Samstag, 28.Nov 11:00 - 15:00 Uhr
Ausstellung "Louis Stettner - Early Joys"

russische Avantgarde Museum Ludwig.jpg
Sonntag, 29.Nov 10:00 - 18:00 Uhr
Russische Avantgarde im Museum Ludwig – Original und Fälschung

menschen am lenauplatz.jpg
Sonntag, 29.Nov 10:00 - 22:00 Uhr
Ausstellung "Menschen am Lenauplatz"

menschen am lenauplatz.jpg
Montag, 30.Nov 10:00 - 22:00 Uhr
Ausstellung "Menschen am Lenauplatz"

russische Avantgarde Museum Ludwig.jpg
Dienstag, 01.Dez 10:00 - 18:00 Uhr
Russische Avantgarde im Museum Ludwig – Original und Fälschung

menschen am lenauplatz.jpg
Dienstag, 01.Dez 10:00 - 22:00 Uhr
Ausstellung "Menschen am Lenauplatz"

Video

VIDEO Pierre Pihl - laptapping und feetbass Gitarrist Video Musik
pierrephilgk

Helena Katsiavara von Köln-InSight.TV traf Pierre Phil, den spannenden jungen Mann, der latapping...


weiterlesen

Monats Kalender

Letzter Monat November 2020 Nächster Monat
Mo Di Mi Do Fr Sa So
week 44 1
week 45 2 3 4 5 6 7 8
week 46 9 10 11 12 13 14 15
week 47 16 17 18 19 20 21 22
week 48 23 24 25 26 27 28 29
week 49 30

Wir nutzen Cookies auf unserer Website. Einige von ihnen sind essenziell für den Betrieb der Seite, während andere uns helfen, diese Website und die Nutzererfahrung zu verbessern (Tracking Cookies). Sie können selbst entscheiden, ob Sie die Cookies zulassen möchten. Bitte beachten Sie, dass bei einer Ablehnung womöglich nicht mehr alle Funktionalitäten der Seite zur Verfügung stehen.