Best Practice

Vitamine_5G

01.06.2022-01.05.2024

Projekttitel:
VIrtual realiTy environment for Additive ManufacturINg Enabled by 5G

Fördergeber:
Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen

Konsortialführer:
Fraunhofer IPT, Aachen

Projektkonsortium:
ModuleWorks GmbH, BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH, Camaix GmbH, Dropslab Technologies GmbH, RWTH Aachen toolcraft AG, VR in Science and Industry e.V

Projektbeschreibung:

Ziel des Projekts „Vitamine_5G“ ist eine bessere Kontrolle und Überwachung von Fertigungsprozessen durch deren Übertragung auf eine Virtual-Reality-Brille. Die Übertragung der Daten wird durch 5G erstmals ermöglicht.

Die additive Fertigungstechnologie mit ihren Anfängen Ende der 1980er Jahre eine verhältnismäßig neue und unkonventionelle Technologie. Gleichzeitig erlebt sie in den letzten Jahren ein extremes Wachstum. Die junge Technologie wird vermehrt in klassische Prozessketten integriert und kann im gesamten Produktlebenszyklus eingesetzt werden, sodass sowohl initiale Fertigung, Nachbearbeitung als auch Reparatur-Szenarien bedient werden können. Dadurch hat die additive Fertigung eine starke Position in der Produktionslandschaft eingenommen, muss sich dort jedoch noch behaupten und erfordert insbesondere ein Umdenken von konventionellen Ansätzen beim Design von Bauteilen und Produkten.

Das Umdenken traditioneller Ansätze ist zusätzlich dadurch erschwert, dass im Vergleich zu anderen Technologien keine breite historische Erfahrung verfügbar ist. Durch die starke Innovationskraft bedingt ist die additive Fertigung auf erfahrene Experten für die Entwicklung und Fertigung angewiesen. Außerdem muss ein Bediener während eines additiven Produktionsprozesses beurteilen, wie zielführend der Prozess verläuft und gegebenenfalls Anpassungen vornehmen. Anders als bei einem Fräsprozess kann ein additiver Laserprozess in der Regel nicht an beliebiger Stelle aus- und fortgesetzt oder in seiner Geschwindigkeit für Beobachtungszwecke reduziert werden. Somit kann der Prozess aktuell nur nach abgeschlossenen Produktionsteilschritten oder ganz am Ende evaluiert werden. Bis dahin ist das Bauteil allerdings möglicherweise schon Ausschuss oder ein anderweitig defektes Bauteil entsteht, ohne dass eine Fehlerursache eindeutig nachvollziehbar ist, sodass der Prozess erneut iteriert werden muss. Es entstehen somit große Kosten durch den Ausschuss und die Arbeitszeit zur Justierung des Prozesses. An dieser Stelle setzt »VITAMINE_5G« an und wird Möglichkeiten schaffen, schwerzugängliche Fertigungen wie Laserprozesse mit neuen Methoden im Feld der Digitalisierung und von Industrie 4.0 viel besser, insbesondere direkter, zu überwachen, nachvollziehen und somit zielführend justieren zu können.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung, Validierung und Bewertung eines umfassenden Monitoring- und Explorationssystems bei voller Immersion. Dazu werden Daten aus verschiedenen Quellen aggregiert und eine Auswertung, Anreicherung, sowie geeignete Visualisierungen und Interaktionsmöglichkeiten an eine Brille für Virtual Reality (VR) übertragen. Da bereits leichte Latenzen und besonders Jitter bei VR-Anwendungen sehr schnell den Bedienkomfort, aber besonders das körperlich-mentale Wohlbefinden, beispielsweise durch Motion-Sickness, drastisch verschlechtern können, sind derartige Lösungen bisher nicht erfolgreich immersiv umgesetzt worden. Für einen bestmöglichen Einblick in das entstehende Produkt, die Maschine, den Prozess und alle anfallenden Daten durch verschiedene, am Prozess beteiligte Experten (CAM-Personal, Prozess-Ingenieure, Qualitätsüberwachung), sowie für eine bestmögliche Nachvollziehbarkeit des Prozessverlaufs ist eine datengetriebene, immersive und latenzarme Darstellung notwendig. In Anbetracht der Versprechungen und erster Erfahrungen mit 5G kann nun ein solch ambitioniertes Vorhaben durch diese Technologie erstmals ermöglicht werden.

Ansprechpartner

Dr. Valentina König
Prof. Dr.-Ing. Marc Stautner