Die Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT untersucht in einem neuen Forschungsprojekt, wie sich recycelte thermoplastische Kunststoffe zuverlässiger und wirtschaftlicher in der industriellen Additiven Fertigung einsetzen lassen. Im Mittelpunkt stehen KI-gestützte Prozessregelung, digitale Zwillinge und eine skalierbare Datenarchitektur für industrielle Druckerfarmen.
Recyclingkunststoffe weisen häufig schwankende Eigenschaften bei Fließverhalten, Feuchtigkeit und Reinheit auf. Zusätzlich können Verschleiß und Verunreinigungen an den Maschinen die Druckqualität beeinflussen. Da viele 3D-Drucker mit statischen G-Codes arbeiten, werden solche Veränderungen während des laufenden Prozesses bislang kaum berücksichtigt.
Das Fraunhofer IAPT setzt deshalb auf einen geschlossenen Regelkreis. Sensoren und Computer-Vision-Systeme sollen unter anderem Schichthöhe, Raupenbreite, Vibrationen und Extrusionsverhalten erfassen. KI-Algorithmen analysieren die Daten in Echtzeit und passen Parameter wie Extrusionsrate, Geschwindigkeit oder Temperatur während des Drucks an.
Digitale Zwillinge sollen zusätzlich Prozess-, Geometrie- und Qualitätsdaten verknüpfen und daraus geeignete Einstellungen für unterschiedliche Materialien, Bauteile und Maschinenzustände ableiten. Erfolgreiche und fehlerhafte Druckvorgänge können dabei als Trainingsdaten dienen.
Die entwickelte Architektur ist auch für größere Druckerfarmen vorgesehen. Lokale Edge-Systeme übernehmen die Maschinensteuerung, während eine zentrale Plattform die Daten mehrerer Anlagen zusammenführt. Ziel ist es, Ausschuss und Nachbearbeitung zu reduzieren und den Einsatz von Recyclingmaterialien in der industriellen Additiven Fertigung besser beherrschbar zu machen.
