Methodik zur Automatisierung der additiven Prozesskette mit Pulverbettverfahren

Die additive Fertigung etabliert sich in der Industrie zunehmend als leistungsfähige Technologie zur Herstellung von komplexen Produkten. Insbesondere pulverbettbasierte Fertigungsverfahren wie das Laser Powder Bed Fusion (LPBF) haben eine hohe industrielle Relevanz. Die mechanischen Eigenschaften der additiv hergestellten Werkstücke sind vergleichbar mit konventionellen Fertigungsverfahren, jedoch sind zusätzliche Prozessschritte zur Weiterbearbeitung erforderlich. Nach derzeitigem Stand der Technik sind der additive Bauprozess selbst sowie die Weiterbearbeitungsprozesse überwiegend automatisiert, jedoch weisen insbesondere die nicht-wertschöpfenden Tätigkeiten einen hohen manuellen Arbeitsanteil auf. Im Rahmen dieser Dissertation wurde eine Methodik zur Automatisierung der additiven Prozesskette entwickelt, die sowohl fertigungstechnologische als auch ökonomische Zielgrößen adressiert. Basierend auf den Anforderungen aus Forschung und Industrie besteht die Methodik aus vier konsekutiven Phasen. Ziel der ersten Phase ist die Bildung einer Datengrundlage, indem verfügbare Informationen über Bauteilportfolio, Prozesskette und vorhandene Fertigungsmittel sowie Peripheriesysteme systematisch erfasst und Automatisierungsgrade bestimmt werden. Mit einem mathematischen Optimierungsmodell werden in der Generierungsphase verschiedene Automatisierungskonzepte algorithmusbasiert generiert und folgend fertigungstechnologisch spezifiziert. Die dritte Phase der Methodik stellt die Detaillierungsphase dar, die der Quantifizierung von fertigungstechnologischen und ökonomischen Kennzahlen dient. Anhand einer Materialflusssimulation können für verschiedene Konzepte resultierende Durchlaufzeiten sowie weitere Kennzahlen zur Prädiktion der Produktionskapazitäten ermittelt werden. Die Auswahlphase dient schließlich der finalen Determination des Automatisierungskonzepts anhand von individuellen Zielkriterien. Die in der Dissertation entwickelte Methodik zur Automatisierung der additiven Prozesskette mit Pulverbettverfahren ist somit der erste ganzheitliche Ansatz zur technologieübergreifenden Generierung und Evaluierung von Automatisierungskonzepten. Eine Anwendbarkeit ist insbesondere durch die prototypischen Softwareumsetzungen in hohem Maße gegeben. Unternehmen mit einer additiven Prozesskette werden befähigt, anforderungsgerechte Automatisierungskonzepte zu entwickeln, hinsichtlich Kennzahlen zu detaillieren und schließlich das optimale Konzept auszuwählen.