Slicing für den industriellen 3D-Druck in einer geschützten Cloud-Umgebung (ProCloud3D)

Problemstellung
Additive Fertigung (auch: 3D-Druck, Additive Manufacturing, AM) ermöglicht produzierenden Unternehmen rasch auf Veränderungen im globalen Wettbewerb zu reagieren. Aus Sicht der Endanwender sind insb. die Konstruktionsdaten 3D-gedruckter Bauteile besonders schützenswert, da ein signifikanter Anteil der Wertschöpfung bereits in der Auslegung der Bauteile entsteht. Die Fertigung selbst hat beim Dienstleister bei Kenntnis der entsprechenden materialspezifischen Prozessparameter lediglich noch befähigenden Charakter, dementsprechend reduziert sich die Wertschöpfungstiefe in diesem Prozessschritt. Bislang werden die Bauteildaten für den 3D-Druck digital an den Hersteller, meist ein externer Dienstleister, geschickt. Letzterem obliegt dann der Prozess der sogenannten Datenaufbereitung, also der Zusammenstellung mehrerer Bauteile zu einem Fertigungsauftrag sowie die entsprechende Weiterverarbeitung und Vorbereitung für den Druckprozess. Selbst bei gesicherter Übertragung ist es möglich, dass die Daten kompromittiert oder für eine nicht autorisierte Herstellung von gleichartigen Teilen genutzt werden können. Da alle Schritte von der Auslegung bis hin zur Fertigung der Bauteile äußerst wissensintensiv sind, dient das erforderliche jeweilige Knowhow entlang der Prozesskette dem Endkunden, Anlagenhersteller und Dienstleister als Alleinstellungsmerkmal und ist dementsprechend schützenswert.
Ziel
Das Projektziel ist die Entwicklung und Erprobung einer cloudbasierten Plattform, auf der unter Beteiligung von Anlagen- und Softwareherstellern sowie Forschungseinrichtungen beider Nationen dezentral und verschlüsselt sämtliche Schritte zur Vorbereitung und Durchführung des 3D-Druck-Prozesses abgebildet werden. Projektbegleitend wird eine Standardisierung der entwickelten Schnittstelle sowie der zugrundeliegenden Verschlüsselungstechnologien angestrebt. Die Projektergebnisse sollen zum Projektende in beiden Ländern in einen Demonstrator überführt werden.
Vorgehensweise
Entsprechend der Zielsetzung wird eine neuartige Plattform entwickelt, mittels derer die Produktionsdaten schichtweise und basierend auf in einer Technologiedatenbank hinterlegten materialspezifischen Prozessparametern erzeugt und geschützt an den 3D-Drucker weitergibt. Die erzeugten Schichtdaten müssen so aufbereitet werden, dass diese für verschiedene 3D-Drucker inklusive einer übergeordneten Sicherheitsinfrastruktur zur Verfügung gestellt werden können. Dadurch entsteht eine geschützte Wertschöpfungskette, deren übergreifendes Lizenzmanagement alle erforderlichen Datentransfer- und Prozessschritte zwischen den beteiligten Parteien autorisiert, steuert und kontrolliert. Anhand von zwei nationalen Demonstratoren wird abschließend gezeigt, wie Endkunden unter Wahrung ihrer Unternehmensinteressen und Alleinstellungsmerkmale bei Dienstleistern Bauteile mittels Additiver Fertigung herstellen lassen können.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Nach Abschluss des Projektvorhabens und der erfolgreichen Vorführung an einem Demonstrator in Deutschland und China können folgende Ergebnisse durch die Projektpartner verwertet werden:
Standardisierte Hardware-Schnittstelle: LMI kann die entwickelte Standard-Schnittstelle für andere Anlagenhersteller befähigen und somit die Implementierung als auch die spätere Nutzung kommerzialisieren. Darüber hinaus erzielt LMI durch die erstmalige Demonstration eine für die weitere Unternehmensentwicklung vorteilhafte Außenwirkung und erschließt sich mit China einen im Bereich 3D-Druck aufstrebenden Markt.
Cloud-Plattform inkl. Produktionsplanung, Technologiedatenbank und Remote Slicer: Die im Rahmen des Vorhabens entwickelten, in der Cloud betriebenen Module können durch eine aus dem Projekt hervorgehende Ausgründung kommerzialisiert und beispielsweise im Rahmen eines „slicing as a service“-Bezahlkonzepts weltweit angeboten werden.
Sicherheit und Lizenzierung: Das von WIBU entwickelte Konzept zur end-to-end-Verschlüsselung der Daten, Absicherung des Datenaustauschs und Verwaltung von digitalen Rechten kann in enger Zusammenarbeit mit der Kommerzialisierung der Hardware-Schnittstelle für Anwendungen im industriellen 3D-Druck als auch Industrie 4.0 Kontext sowohl bei Lieferanten, Anlagenherstellern als auch Endanwendern vermarktet werden.

• LMI - Laser Melting Innovations GmbH & Co. KG
• RWTH Aachen
• WIBU-SYSTEMS Aktiengesellschaft