Intelligente Fertigungsplattform

Viele Produkte sind derzeit nicht kostengünstig herstellbar, mit langen Umschlagszeiten verbunden und werden mit komplizierten Maschinen gefertigt, die nicht flexibel sind. Insbesondere bei kleinen Chargen sind die Produktionskosten für viele kleine und mittlere Unternehmen (KMU) untragbar.

Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts "Smart production of microsystems based on laminated polymer films" (SMARTLAM) werden neue Materialeigenschaften mit hochmodernen, skalierbaren 3D-Fertigungstechnologien kombinieren. Als Ergebnis wird zum ersten Mal überhaupt Mikrofräsen, Mikroschweißen, Mikroschneiden, Mikrostrukturierung und Oberflächenfunktionalisierung sowie Mikropositionierung in einer Maschine vereint. Das integrierte Konzept für 3D-Konstruktion und -Fertigung (3D-I) wird eine wissensbasierte Plattform bieten, um Konstrukteure von Anfang bis Ende zu unterstützen.

Die Plattform kombiniert Beschichtungstechnologien, die durch Rapid-Prototyping gewonnen wurden, mit der Handhabung einzelner Teile, die nicht durch gedruckte oder nanostrukturierte Folien ersetzt werden können. Sie enthält außerdem fortschrittliche Oberflächen- und Strukturierungstechnologien, die im Mikro- und Nanomaßstab implementiert werden. Durch SMARTLAM werden die funktionsbasierten Herstellungsschritte mit den erforderlichen Möglichkeiten der Prozesskette verbunden. KMU, potentielle Kunden aus den Bereichen Bioanalyse und Beleuchtungsanwendungen, werden zwei Demonstrationssysteme bewerten.

Innerhalb der ersten Projektphase spezifizierte das Team die grundsätzliche Konstruktion, darunter eine Datenbank-Ontologie und die Implementierung computergestützter Konstruktionsmakros. Die Wissenschaftler passten ein hochentwickeltes Steuersystem für die computergestützte Ausführung von Herstellungsabfolgen an. Ebenfalls wurden ein Verfahren für die Materialauswahl und ein Tool zur Kosteneinschätzung entwickelt.

Die Forscher führten Materialprüfungen durch, um geeignete Materialkombinationen zu finden und elementare Verarbeitungsabläufe zu bestimmen, sowohl allgemein als auch spezifisch für die Demonstrationssysteme. Die ersten Versionen dieser Systeme, die Laborgeräte verwenden, stehen inzwischen bereit, und die Projektergebnisse wurden auf wissenschaftlichen Konferenzen, Messen und regionalen Clusterveranstaltungen vorgestellt. Bei den Endkunden besteht besonderes Interesse an Lösungen, die auf kleine und mittlere Chargen ausgerichtet sind.

Es wird erwartet, dass die Anwendung der 3D-I-Plattform und -Technologien aus dem SMARTLAM-Projekt bedeutende Vorteile mit sich bringen wird, etwa schnellere Produktentwicklung und maßstäbliche Vergrößerung sowohl für die Kleinserien- als auch die Massenproduktion von Teilen, hochgenaue Inspektion und Toleranzeinhaltung für mittelgroße Chargen sowie bedeutende Energieeinsparungen. Insgesamt könnte die Plattform die Innovation antreiben, neue Märkte erschließen und zur Entwicklung neuer Geschäftsmodelle beitragen.