Forschungscampus DPP – Der Third Thursday im Februar

Wir bleiben im Homeoffice, aber online!

Charlotte Stehmar (Fraunhofer IPT) und Dr. Marc Stautner (ModuleWorks; Aixpath) waren im Februar zu Gast beim Third Thursday und brachten einen interessanten Vortrag zum Thema „Entwicklung eines Sensorkonzepts für die Prozessüberwachung
in der subtraktiven photonischen Produktion.“

Motivation und Herausforderung

Für die erste Sprintphase lautet das übergeordnete Ziel, eine ganzheitliche Sensorikimplementierung zur in-line Prozesskontrolle zu konzipieren. Der optische Sensor soll auf kurzkohärenter Interferometrie basieren, das Konzept soll in-line in die Prozessanlage integriert und schließlich in die Prüfplanarchitektur eingebettet werden. Warum die OCT-Methode? Optische Kohärenztomographie (OCT) ist zerstörungsfrei, hochauflösend und basiert auf kurzkohärenter Interferometrie. Die Messmethode ermöglicht Querschnittbilder (semi-)transparenter Proben und findet bisher hauptsächlich Anwendung in der Ophthalmologie. Durch die Möglichkeit der koaxialen Integration bietet die OCT den Vorteil der orts- und zeitaufgelösten Überwachung der topografischen Bauteilinformationen während des Prozesses.

Neben der Bauteilanalyse mittels OT, Pyrometrie, CT-Scan etc. ist eine „intelligente Datenverarbeitung“ innerhalb der Prüfplanung und eine hundertprozentige Überwachung/Zugang zum Bauteil (Wechselwirkungen, Umwelteinflüsse, …) von entscheidender Bedeutung.

Ergebnisse DPP Phase 1 (ModuleWorks):

• Gemischte Geometrietypen für den 3D-Druck (Mesh, prozedurale Gitterstruktur)
• Analyse (meshbasierte Bahnen, gitterstrukturbasierte Bahnen, Konturerkennung)
• NC-Code Visualisierung der Slices

Aktuell arbeitet das Sprintteam am Aufbau und der Integration des Systems:
• λ 0 = 980nm, Δ λ =
101nm,
• Auflösung ~ 10 μ m,
• Messfrequenz bis 20kHz

Die nächsten Schritte sehen eine Optimierung des Systems vor. Die Performance soll verbessert werden, Prozesslaser und Messsystem synchron laufen und verschiedene Testreihen anhand applikationsnaher Demonstratorbauteile stattfinden.

Langfristig werden zur Integration in die Prozesskette die unterschiedlichen Schnittstellen definiert und die Prüfplanarchitektur angepasst. Dazu bedarf es eines Software-Testumfelds als Prozesskettenprototyp. Hierzu soll die CAD-Umgebung McNeel Rinoceros 7 mit den ModuleWorks-Komponenten als Plugin erweitert werden. Diese Umgebung ermöglicht es, Forschenden die Prozessplanung und Prüfplanung in einer Umgebung flexibel durchzuführen und zu erweitern. Diese Lösung wird bereits für unterschiedliche Forschungsaufgaben von Sprintteam-Partner Fraunhofer IPT eingesetzt.

Weiter sind in diese Umgebung bereits Komponenten aus der ersten Phase Forschungscampus DPP integriert worden. Dazu gehört eine Erweiterung der ModuleWorks-Komponente zur Planung von LPBF-Prozessen mit dem im DPP entwickelten Format zur Definition beliebiger prozeduraler Stützstrukturen. Sollen Lösungen aus diesem Software-Testumfeld bei Endanwendern in deren eigenen Softwareumgebungen zum Einsatz kommen, bietet der Partner AixPath den Transfer und die Adaptierung an die Problemwelt des Anwenders an.

Weitere Aktivitäten im DPP:

Sprint 3: Entwicklung und Validierung von Methoden zum
automatisierten Bauteildesign 3 D Datenpipeline für die
additive Fertigung
Sprint 5: Virtual AM LAB
Sprint 12: Entwicklung eines Sensorkonzepts für die
Prozessüberwachung in der subtraktiven photonischen
Produktion
Sprint 14: Automatisiertes prozedurales Strukturdesign für die
subtraktive Fertigung

AixPath GmbH

Neu im Forschungscampus DPP seit 2020. Sprint 14: Automatisiertes prozedurales Strukturdesign für die subtraktive Fertigung. Unterstützung beim Transfer von Ergebnissen durch Integration in die virtuelle Prozesskette (NX-Open plugin).

Im Anschluss an die beiden Vorträge gab es einen angeregten Austausch, unter anderem zu verschiedenen möglichen Methodikansätzen. Obwohl wir derzeit „nur“ online zusammenfinden können, freuen wir uns sehr über hohe Teilnehmerzahlen – dieses Mal waren 33 Personen beim Third Thursday des Forschungscampus DPP zu Gast!

Lest mehr zu den Unternehmen in unseren bereits erschienenen Blogbeiträgen:

Vorstellung Fraunhofer IPT

Vorstellung ModuleWorks GmbH

Gegründet in Aachen als Spin-Off des Fraunhofer IPR und der ModuleWorks GmbH, bietet AixPath CAx-Lösungen für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen, Technologien und zur Ansteuerung verschiedener Hardware an. CAD: Generierung, Anpassung und Optimierung von tessellierten Daten, NURBS-Flächen und Hilfsgeomeometrien, Konvertierungs- und Qualitätssicherungalgorithmen zur Erhöhung der Darstellungsqualität des Bauteils CAM: Additive Prozesse (PBF, LMD, FDM, Polyjet, etc.), Konventionelle Prozesse (Entgraten, Fräsen, Drehen, Schleifen, Wasserstrahlschneiden, etc.), Adaptive Prozesse, Reparaturprozesse, Vermessung und Qualitätssicherung.

Unser nächster Third Thursday findet am 18.03.2021 um 16:30 Uhr statt. Dann zu Gast: Prof. Dr. Arnold Gillner RWTH LLT/Fraunhofer ILT), Dr. Christoph Hermanns (MDI-AP) und Dr. Heinrich Ostendarp (HEGLA).