Das Fraunhofer IAPT präsentiert auf der Formnext 2025 (Stand D 69, Halle 12.0) Innovationen und Entwicklungen zur Automation der Additiven Produktion. Eine automatisierte Fertigungsroute zeigt, wie kollaborative Roboter, flexible Greifersysteme und KI-basierte Machine-Vision-Systeme den Aufwand für manuelle Arbeitsschritte verringern – auch bei der Herstellung und Nachbearbeitung von Kunststoffbauteilen.
Neben der Handhabung geometrisch komplexer Strukturen liegt ein Schwerpunkt auf der Integration automatisierter Prozesse in die additive Kunststofffertigung. Dazu zählen eine in-situ-Glättung von Bauteilen während des Druckvorgangs sowie KI-basierte Qualitätssicherung mit minimalem technischen Aufwand.
KI und Machine Vision in der Qualitätssicherung
Das Fraunhofer IAPT beschleunigt die Qualitätssicherung der Additiven Produktion mit einer Kombination aus Machine Vision und kostengünstigen Kamerasystemen. Eine einfache Kamera und die KI-basierte Auswertung der Bilddaten ersetzen die bisher erforderliche, hochspezialisierte Sensorik.
Für das Training der künstlichen Intelligenz werden synthetische Daten erzeugt und genutzt. Diese Vorgehensweise beschleunigt die Verfügbarkeit von KI-Modellen für Bildanalysen und das Erkennen und Bewerten von Objekten in Echtzeit – ohne Qualitätseinbußen. Die Lösung übernimmt Aufgaben wie das Vermessen von Objekten oder das Erkennen von Fehlern. Darüber hinaus kann sie auch beim Identifizieren und Sortieren von Bauteilen in automatisierten Prozessketten eingesetzt werden.
Flexible Automation durch universelles Greifersystem
Produzierende Unternehmen nutzen Additive Produktion typischerweise für Bauteile in geringer Stückzahl und häufig variierende Geometrien. Diese Vielfalt schränkt den Einsatz klassischer Automatisierungslösungen ein. Ein neues, geometrieunabhängiges Greifersystem des Fraunhofer IAPT hebt diese Beschränkungen auf. Es kann unterschiedlichste Bauteile handhaben – von kompletten Bauplattformen bis zu filigranen Strukturen. Damit ermöglicht das System den wirtschaftlichen Einsatz kollaborativer Roboter entlang der gesamten AM-Prozesskette.
Durch den menschenzentrierten Ansatz werden aufwändige Sicherheitssysteme und Sperrbereiche überflüssig. So lassen sich manuelle Arbeitsschritte effizient automatisieren – auch bei Einzel- und Kleinserienfertigung.
Prozesse zur automatisierten Bearbeitung filigraner Strukturen
Die Entwicklung additiver Prozesse für geometrisch komplexe und filigrane Strukturen gehört zu den Spezialisierungen des Fraunhofer IAPT. Auf der Formnext demonstriert die Einrichtung die additive Verstärkung einer geschmiedeten Grundstruktur zur Herstellung einer Metal Leading Edge für den Schutz von CFRP-Turbinenblättern. Im Herstellungsprozess wird eine geschmiedete Grundstruktur übernommen und zusätzliches Material im DED-LB/P-Verfahren aufgetragen. Die exakte Positionierung des Materials, die Energieeinbringung und der Prozesswinkel erfordern eine präzise Steuerung.
Dank einer eigenen Prozess- und Bahnplanungssoftware gelingt die Umsetzung in einer synchronisierten 8-Achs-Bewegung. Dieses Vorgehen garantiert das verlässliche Auftragen der Titanlegierung und verhindert Beschädigungen am filigranen Bauteil. Die hybride Herstellung spart mehr als die Hälfte der Titanlegierung gegenüber der konventionellen Fertigung und reduziert zugleich Werkzeugverschleiß und Nachbearbeitungsaufwand.
Automation in der Nachbearbeitung von Kunststoffbauteilen
Das Fraunhofer IAPT zeigt außerdem eine Innovation zur automatisierten Nachbearbeitung von Kunststoffbauteilen. Diese Technologie lässt sich in bestehende FDM-Drucker integrieren und glättet die Oberfläche in-situ, also bereits während des Produktionsprozesses.
Durch den Wegfall nachgelagerter Arbeitsschritte verkürzt sich die Herstellungsdauer um bis zu 50 Prozent. Pro Bauteil sind Einsparungen von bis zu 80 Prozent möglich. Die in-situ-Nachbearbeitung ist damit ein Beispiel dafür, wie Automation die additive Kunststofffertigung wirtschaftlicher macht.
Forschung und Transfer in industrielle Anwendung
Die auf der Formnext 2025 gezeigten Lösungen verdeutlichen den Transfer von Forschungsergebnissen in industrielle Wertschöpfung. Expertinnen und Experten aus unterschiedlichen Kompetenzfeldern des Fraunhofer IAPT erläutern während der gesamten Messedauer die Technologien und ihre Anwendungsmöglichkeiten.
Darüber hinaus stellt sich auf dem Stand das Fraunhofer-Leistungszentrum IAMHH® vor, das Forschungsergebnisse im Bereich der Additiven Produktion in industrielle Prozesse überführt – etwa durch Fachkräfteausbildung, Bereitstellung von AM-Infrastrukturen, Unterstützung von Ausgründungen oder bilaterale Auftragsforschung.