Im Bereich der additiven Fertigung metallischer Komponenten befasst sich inspire sowohl mit Pulverbett- (Selective Laser Melting, SLM) wie auch mit Pulver-Düsen (Direct Metal Deposition, DMD) Verfahren und zwar entlang der ganzen Prozesskette. Unsere Kernkompetenzen umfassen:
- Pulverentwicklung und -qualifizierung (für den SLM- und DMD-Prozess)
- Prozessführung und -monitoring
- Anlagenkonzepte und -komponenten
- Material- und Bauteileigenschaften
Selective Laser Melting (SLM)
Das Selective Laser Melting Verfahren eignet sich als Pulverbett-Verfahren vor allem zur Herstellung kleinerer metallischer Komponenten für Anwendungen in praktisch allen industriellen Sektoren, von Maschinenbau über Luft- und Raumfahrt, Medizinaltechnik und Werkzeugbau bis hin zur Anwendungen im Schmuckbereich. Die Stärken des Verfahrens liegen in der verhältnismässig grossen Materialvielfalt (Fe-, Ni-, Al-, Co-Basis Legierungen, Bronze, u.a.) in Kombination mit sehr grossen geometrischen Freiheitsgraden.
Beispiele:
Projekt mit Ruag Space (video clip)
Projekt mit Nova Werke AG (video clip)
Analyselabor
Unser Labor ist mit modersten Analysegeräten ausgerüstet, und ermöglicht inspire die notwendigen Analysen entlang der gesamten AM-Prozesskette durchzuführen. Dies erlaubt es uns Metall- und Kunststoff-Pulver für den SLM und SLS Prozess zu qualifizieren, Prozessfenster zu entwickeln und entsprechende Materialanalysen (Dichte, Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften) durchzuführen, sowie AM-Bauteile zu qualifizieren.
Qualitätsmanagementsysteme
Unser Labor ist mit modernsten Analysegeräten ausgestattet und ermöglicht inspire die Durchführung der notwendigen Analysen entlang der gesamten AM-Prozesskette. So können wir Metall- und Kunststoffpulver für das SLM- und SLS-Verfahren qualifizieren, Prozessfenster entwickeln und entsprechende Materialanalysen (Dichte, Gefüge, mechanische Eigenschaften) durchführen sowie AM-Bauteile qualifizieren.
Unsere vielfältigen Kompetenzen sind Voraussetzung für die Entwicklung von Qualitätsmanagementsystemen, um AM-Prozesse und die dazugehörigen Bauteile für eine bestimmte Anwendung zu qualifizieren.
Statistische Prozesskontrolle und -optimierung
Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 wird PBF oft als Schlüsselelement für die Revolution in der Fertigung angesehen. Auch wenn die Technologie in den letzten Jahren grosse Fortschritte gemacht hat, hängen die Zuverlässigkeit und Qualität der PBF-Prozesskette immer noch weitgehend von den Fähigkeiten der Bediener ab, was zu potenziellen Unstimmigkeiten bei der Produktausgabe führt.
Bild 1: Computer Vision und AI für die Erkennung von Werkstückkonturen und statistische Prozesskontrolle
Unser Expertenteam von Forschern versucht, diese Herausforderungen zu meistern, indem es die vom Bediener verursachte Variabilität reduziert und die Konsistenz der Teilequalität verbessert. Das Kernstück unseres Ansatzes ist die Implementierung eines intelligenten Feedback-Kontrollsystems, das auf Computer Vision, Sensorfusion und dynamischer Prozesskontrolle basiert.
Unsere Forschung nutzt Computer Vision, um mit einer hochauflösenden Kamera den PBF-Herstellungsprozess bis ins kleinste Detail zu untersuchen. Anschliessend wenden wir ausgefeilte KI-gesteuerte Bildanalysetechniken an, um die Materialabscheidung Schicht für Schicht zu bewerten und mögliche Fehler oder Abweichungen in Echtzeit zu erkennen.
In Verbindung mit diesen visuellen Daten setzen wir die Sensorfusion ein, die Integration von Daten aus mehreren Sensoren wie Temperatur-, Druck- und Vibrationssensoren. Diese Methode verschafft uns ein umfassenderes Verständnis des Fertigungsprozesses und erhöht die Genauigkeit unserer Fehlererkennungsfunktionen. Durch die Kombination mehrerer Sensoreingänge erhalten wir einen umfassenden Überblick über den PBF-Prozess und können Probleme aufspüren, die sich andernfalls einer Erkennung entziehen würden.
Diese Fülle an gesammelten Daten wird in unser intelligentes Steuerungssystem eingespeist, das eine wichtige Komponente der Rückkopplungsschleife darstellt. Dieses System ist so konzipiert, dass es die lokale Abtaststrategie anpasst und die Prozessparameter für optimale Ergebnisse optimiert, so dass erkannte Probleme schnell behoben werden können, ohne dass manuelle Eingriffe erforderlich sind.
Unsere Forschung und unser Fachwissen liegen in der Nutzung dieses technologieintensiven Feedback-Kontrollsystems, um die Zuverlässigkeit, Effizienz und Qualität der PBF-Prozesskette zu erhöhen. Wir sind davon überzeugt, dass unser System nicht nur die Genauigkeit von PBF verbessern wird, sondern auch eine entscheidende Rolle bei der Förderung von Industrie 4.0 spielen wird und damit den Weg zu vollständig autonomen und intelligenten Fertigungsprozessen ebnet.
