DIGITALE
PHOTONISCHE
PROZESSKETTE

Das Forscherteam rund um Digitale Photonische Prozesskette
(DPPhoch2) entwickelt innovative Software Lösungen
für die CAD/CAM-basierte Herstellung von Bauteilen
mittels Laserstrahlung. Das Ziel:
eine einzelne Software für die gesamte digitale Prozesskette.

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Ganzheitliche digitale Infrastruktur für die Digital Photonic Production

Additive und subtraktive Laserverfahren ebnen den Weg für die wirtschaftliche Fertigung komplexer und individualisierter Produkte unabhängig von ihrer Losgröße. Die laserbasierte Herstellung von 3D-Bauteilen und Strukturen aus digitalen Daten birgt deshalb enormes Potenzial für die produzierende Industrie.

Herstellungsrelevante Bauteilinformationen werden auf dem Computer erzeugt, auf das Lasersystem übertragen und im Prozess zum realen Werkstück. Für diese Verfahrensweise sind spezielle Softwareprogramme erforderlich – die einen zur Planung und Simulation des Bauteils (CAD), die anderen zur Planung des Herstellungsprozesses (CAM). Die Arbeit in unterschiedlichen Programmen resultiert in verschiedenartigen Dateiformaten, die zu Informationsverlusten führen können. Außerdem wird die Kapazität derzeitiger Computersysteme insbesondere bei großen Datenmengen überschritten, weshalb einige potenzielle Anwendungsfelder bisher noch nicht erschlossen werden konnten.

Das Vorhaben

Die Partner der DPPhoch2-Arbeitsgruppe konzentrieren sich deswegen auf die Entwicklung neuer Ansätze zur Darstellung und Modellierung komplexer Strukturen und deren Integration in eine allumfassende digitale Prozesskette. Die so entwickelte Infrastruktur soll die Nutzung prozedural beschriebener Strukturen für photonische Fertigungsverfahren ermöglichen – additiv wie subtraktiv.

Anders als bisher, sind prozedurale Strukturen zwei- oder dreidimensionale Gebilde, die durch mathematische Formeln, Regeln oder Algorithmen beschrieben und nicht durch Bildinformationen oder die Wiederholung von Gittereinheitszellen bestimmt sind. Dadurch lassen sich grundsätzlich beliebig komplexe räumliche oder flächige Strukturen effektiv und hochpräzise im CAD-Programm beschreiben. Außerdem ermöglichen hinterlegte Algorithmen eine automatisch wachsende Generation von Gitterstrukturen, sodass die benötigte Rechenleistung maßgeblich verringert werden kann. Die so generierten CAD-Informationen sollen in CAx Bibliotheken implementiert werden, damit sie wiederrum für konventionelle CAM-Softwares zur Verfügung stehen.

So wird das Ziel dieses Forschungsvorhabens erreicht: Photonische Verfahren werden nicht nur fertigungsseitig angewendet, sondern können auch in der vorgelagerten, digitalen Prozesskette effizient eingesetzt werden.

Steckbrief

  • Entwicklung neuer Ansätze zur einheitlichen Darstellung und Modellierung komplexer Strukturen und deren Integration in eine allumfassende digitale Prozesskette
  • Entwicklung von Algorithmen für die Nutzung prozeduraler Strukturen in CAD-Programmen
  • Erarbeitung einer einheitlichen Beschreibungsebene CAD – CAM
  • Erstellung einer CAx-Bibliothek für die Integration in konventionelle CAM-Software
  • nahezu alle CAD/CAM-basierte Produktionsstätten
    • generative Laserfertigungsverfahren
    • UKP-Technologie
    • u.v.m.

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