Forschungsfelder und Projekte

Die klassischen Produktionstechnologien wurden durch die schnell gewachsende junge Technologie des 3D-Drucks an Möglichkeiten der Gestaltung und Optimierung von Produkten bereichert. Gleichzeitig resultiert daraus auch ein großer Bedarf Forschungsergebnisse in die Anwendung zu transferieren sowie neue Einsatzfelder zu entwickeln und zu evaluieren.

Das TTZ MSP beschäftigt sich deshalb mit anwendungsbezogenen Forschungsfeldern die sowohl für KMU als auch für die regionalen Großunternehmen an Bedeutung gewinnen.

Der 3D-Metalldruck ist eine relativ neue Technologie, die sich schnell entwickelt. Daher sind Sensoren und Ansätze zur Prozessüberwachung nicht nur getrieben durch den Bedarf der Qualitätssicherung und Prozessdokumentation, sondern auch für die Weiterentwicklung des Prozessverständnisses und der Einflüsse veränderlicher Prozessparameter ernorm wichtig.

Der Rückschluss der Prozessinformation sowie deren Aufbereitung hilft dabei einen weiteren Schritt in Richtung fehlerfreie, qualitätskonforme Fertigung im ersten Anlauf – first time right – zu gehen. Zahlreiche Sensoren, Sensorkonzepte und große Datenmengen stellen dabei die Herausforderungen dar an denen gearbeitet wird.

Die Prozesskette lässt sich unterteilen in Pre-Prozess, Haupt-Prozess und Post-Prozess. Zum einen liegen die Herausforderungen dabei in der durchgängigen Integration des digitalen Engineerings im Bereich der Datenaufbereitung, Planung und Qualitätssicherung. Zum anderen werden durch die Erfassung von Daten und Messgrößen die Potentiale geschaffen, um Verbesserungen in einem Rückschluss wieder an die Planung und Vorbereitung - also an den Pre-Prozess - zu geben.

In diesem Forschungsfeld ist der Fokus auf die Integration der Technologie mit den arbeitsaufwendigen Vor- und Nachbereitungen des Prozesses in bestehende Produktionssysteme gerichtet. Zu meist existieren Arbeitsvorbereitung und Produktionsplanung sowie Qualitäts-Management-Systeme. Diese Systeme müssen nun ebenfalls die spezifischen Eigenschaften des Metalldrucks berücksichtigen um effizient betrieben werden zu können.

Gleichzeitig eröffnet die Technologie des 3D-Druckens neue Lösungsräume für die Gestaltung und Auslegung von Produkten. Das Forschungsfeld ist daher offen z.B. für das Thema Funktionsintegration in metallische Bauteile.

Wie Digital-by-Design die Zukunft gestaltet

Die Digitalisierung ist eine der größten Herausforderungen und Chancen für die Produktion im 21. Jahrhundert. Sie bietet nicht nur die Möglichkeit, Prozesse zu optimieren, Kosten zu senken und die Qualität zu steigern, sondern auch einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Wirtschaft und Gesellschaft zu leisten. Doch wie kann die digitale Transformation gelingen, ohne dass dabei die Menschen und die Umwelt zu kurz kommen?

Ein wichtiger Grundsatz für eine nachhaltige digitale Produktion ist das Konzept des Digital-by-Design. Das bedeutet, dass Produkte, Prozesse und Geschäftsmodelle von Anfang an so gestaltet werden, dass sie den größtmöglichen Nutzen aus den vorhandenen Daten ziehen können. Dabei geht es nicht nur um die Erfassung und Analyse von Daten, sondern auch um die Generierung und Nutzung von neuen Daten, die durch digitale Technologien wie Sensoren, Internet der Dinge oder Künstliche Intelligenz entstehen.

Digital-by-Design ermöglicht es, die gesamte Wertschöpfungskette zu vernetzen und zu optimieren, von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Vertrieb und Service. Durch die Anwendung von modernen Algorithmen wie Maschinellem Lernen können Muster erkannt, Vorhersagen getroffen und Entscheidungen unterstützt werden. So können beispielsweise Ressourcen effizienter eingesetzt, Abfälle reduziert und Emissionen gesenkt werden.

Digital-by-Design erfordert aber auch weitreichende Kompetenzen und Qualifikationen von den Fachkräften in der Produktion. Sie müssen in der Lage sein, mit den digitalen Technologien umzugehen, sie zu verstehen und zu nutzen. Dazu gehört nicht nur technisches Wissen, sondern auch ein Verständnis für die Geschäftsprozesse, die Kundenbedürfnisse und die gesellschaftlichen Auswirkungen der Digitalisierung. Die Fachkräfte in der Produktion müssen daher kontinuierlich weiterentwickelt und qualifiziert werden, um den Anforderungen einer nachhaltigen digitalen Produktion gerecht zu werden.

Die digitale Transformation ist eine große Chance für die Produktion, um sich zukunftsfähig aufzustellen und einen positiven Beitrag für die Umwelt und die Gesellschaft zu leisten. Mit dem Ansatz des Digital-by-Design können Produkte, Prozesse und Geschäftsmodelle so gestaltet werden, dass sie den maximalen Wert aus den Daten schöpfen können. Dabei müssen aber auch die Menschen im Mittelpunkt stehen, die die digitalen Technologien nutzen und gestalten.