ERANET Robotik-Toolkit zur Herstellung elektronischer Komponenten und Knoten mittels digitaler Fertigungstechnologien (MANUNET-TREND)

Problemstellung
Ein Digitales Toolkit (DTK) ist eine digitale Bibliothek, die verschiedene digitale Werkzeuge enthält und für ein intelligentes Steuerungssystem verwendet werden kann. Vielfältige Gründe sprechen dafür, ein DTK in eine neue oder bereits bestehende Produktionslinie zu integrieren: Zum Beispiel können Maschinenausfälle oder Produktschäden schneller erkannt und vorbeugende Maßnahmen eingeleitet werden. Da die Modularität einer Fertigungslinie und die Anzahl der herstellbaren Produktvarianten signifikant steigen, gilt es, fein abgestimmte Lösungen für die speziellen Herausforderungen in einer industriellen Prozessumgebung zu entwickeln. Bisher unzureichend erforscht wurde jedoch der Anwendungsfall eines DTK im Rahmen von gekoppelter Tintenstrahldruck- und Robotertechnologie.

Ziel
Das Ziel des Forschungsprojekts TREND ist die Entwicklung einer digitalen Bibliothek (DTK) für Produktionslinien von Elektronikteilen mit intelligent gesteuerter Robotik- und Tintenstrahl-Drucktechnologie. Das hohe Optimierungspotenzial beeinflusst das gesamte Fertigungsökosystem vom Hersteller einzelner elektronischer Bauteile, wie z. B. Flugzeugbildschirmen und OLEDs, bis hin zu Fertigungslinien von Automobilen und Luftfahrzeugen. Insbesondere soll im Rahmen des deutsch-rumänischen Verbundprojekts die produktspezifische Verarbeitungskomplexität industrieller „Pick&Place“-Roboter betrachtet werden, sodass eine angemessene Prozessregelung entsteht.

Vorgehensweise
Das interdisziplinäre Konsortium entwickelt zuerst eine digitale Plattform für den DTK-Entwurf und konstruiert einen mechanischen Aufbau für den roboterbasierten Mess- und Druckprozess. Danach werden passende Materialien, Ausrüstung und Parameter für die Produktion gedruckter elektrischer Bauteile und Sensorknoten ausgewählt. Im Rahmen des methodischen Ansatzes „Simulation, Adaption, Validierung“ werden Sensoren und Sensorknoten für 2D-Flächen beziehungsweise 3D-Objekte hergestellt, welche anschließend durch geeinigte elektronische Schaltungen ergänzt werden. Zuletzt errechnet der Roboter mit Technologien des maschinellen Lernens adäquate Routinen und Algorithmen zur Integration in die fortgeschrittene Systemkommunikation.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Projektergebnisse ermöglichen die Herstellung von elektronischen Sensoren mit Tintenstrahldruck auf zwei- und dreidimensionalen Oberflächen. Neben wissenschaftlichen Veröffentlichungen in den Fachbereichen Automatisierung, Mikroelektronik, Tintenstrahl-Drucktechnologie und Robotik, ist es angedacht, eine Kommerzialisierungsstrategie auf Basis von Lizenzrechten mit einer fortgeschrittenen Produktversion auszuarbeiten. Zuletzt hat das DTK hohes Potenzial zur Übertragung der Erkenntnisse auf weitere Branchen, wie der Bauteilelektronik oder der Herstellung medizinische Messgeräte und Messsysteme.

• C-marx GmbH
• FPT Robotik GmbH & Co. KG
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Trivitec GmbH