Digitales Robotertraining zur Ausschussminimierung im 3D-Druck

Das Projekt „Rob4Print“ verfolgt das Ziel, einen digitalen Test- und Trainingsraum für die Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile – insbesondere aus CFK-verstärkten 3D-Druck-Filamenten – zu entwickeln. Im Zentrum steht der Einsatz von zwei kollaborierenden Industrierobotern, die automatisiert Stützstrukturen entfernen und raue Oberflächen glätten sollen. Da jedes 3D-gedruckte Bauteil in Form, Größe und Materialbeschaffenheit variiert, ist die robotergestützte Nachbearbeitung bislang eine große Herausforderung. Mit „Rob4Print“ sollen die Roboter in einer virtuellen Testumgebung so trainiert werden, dass sie flexibel und zuverlässig unterschiedlichste Geometrien bearbeiten können – ohne aufwendige manuelle Vorserienarbeit oder unnötige Fehlversuche.

Die Innovation von „Rob4Print“ beruht auf mehreren Kernaspekten. Erstens trägt das Projekt erheblich zum Ressourcen- und Klimaschutz bei, indem es Ausschuss und Emissionen reduziert. Im herkömmlichen 3D-Druck entstehen häufig fehlerhafte Bauteile oder unnötige Vorserienteile, um Prozesse abzusichern. Durch Simulation und KI-gestütztes Robotiktraining können diese überflüssigen Probedrucke und manuelle Nachjustierungen vermieden werden, was nicht nur wertvolle Materialien wie Carbonfasern und energieintensiv hergestellte Filamente einspart, sondern auch CO₂-Emissionen reduziert. Gleichzeitig verlängert sich die Lebensdauer der Druckerkomponenten durch weniger Testläufe, was den Wartungsaufwand senkt und zusätzliche Ressourcen schont.

Ein weiterer zentraler Baustein ist die Entwicklung einer digitalen Test- und Trainingsumgebung, die den Robotern nicht nur ideale, sondern auch fehlerhafte Szenarien simuliert. Mithilfe synthetischer Daten und realer Sensordaten lernen die Roboter, wie sie auf Abweichungen wie Deformationen oder abgebrochene Drucke reagieren müssen. Diese Kombination aus Simulation und KI-gestützter Auswertung schafft eine belastbare Grundlage, um unterschiedlichste Geometrien sicher und effizient zu bearbeiten. Gleichzeitig werden reale Testläufe minimiert, was Zeit und Kosten spart und die Überführung in die Serienproduktion beschleunigt.

Ein wesentliches Merkmal von „Rob4Print“ ist der Einsatz kollaborierender Roboter. Während herkömmliche 3D-Druckprozesse auf starre Handhabungssysteme setzen, die kaum auf die Variantenvielfalt reagieren können, ermöglicht die Zusammenarbeit mehrerer Roboter eine höhere Flexibilität. Große oder komplexe Bauteile können gleichzeitig bearbeitet werden, und die Roboter teilen dynamisch die Aufgaben auf, um Rüstzeiten zu minimieren. Durch KI-Training und virtuelle Tests passen sie ihre Strategien an neue Formen an, ohne dass aufwendige Vorrichtungen entwickelt werden müssen. Dies macht „Rob4Print“ zu einem Schlüsselprojekt für wandlungsfähige und ressourcenschonende Smart-Factory-Konzepte.

Über die Verbesserung einzelner Produktionsschritte hinaus entfaltet „Rob4Print“ eine breite gesamtwirtschaftliche und umweltbezogene Wirkung. KMU profitieren von der Möglichkeit, 3D-Druck-Kleinstserien schneller, flexibler und mit geringerem Ausschuss zu produzieren. Dies stärkt ihre Wettbewerbsfähigkeit und senkt gleichzeitig die Produktionskosten. Darüber hinaus wird die additive Fertigung nachhaltiger, da weniger Rohmaterialien verschwendet und Ausschussteile vermieden werden. Das Projekt treibt zudem die Entwicklung der Industrie 4.0 voran, indem es den Weg zu vernetzten, intelligenten Produktionsprozessen ebnet. Unternehmen können menschenreduzierte Fertigungsumgebungen mit hohem Automationsgrad realisieren, ohne jedes Mal umfangreiche Neuanläufe durchführen zu müssen.

Insgesamt adressiert „Rob4Print“ mehrere zentrale Herausforderungen der modernen Fertigung: die Notwendigkeit ressourcenschonender Prozesse, die hohe Variabilität von 3D-Druckgeometrien und den automatisierten Umgang mit Fehlerszenarien. Indem es Ausschussteile reduziert, energieintensive Vorserien vermeidet und Roboter für flexible Nachbearbeitungsaufgaben trainiert, leistet das Projekt einen entscheidenden Beitrag zum Umweltschutz, zur Klimaschonung und zur Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Gleichzeitig etabliert „Rob4Print“ eine Blaupause für die Umsetzung wandlungsfähiger, nachhaltiger Produktionskonzepte im Sinne echter Smart Factories.