Technology

Automatische kwaliteitsborging tijdens 3D printen

Duitse onderzoekers willen met kunstmatige intelligentie kwaliteitsborging automatiseren

Hoe méér producten geïndividualiseerd worden, hoe lastiger de kwaliteitsborging. Voor de inzet van 3D printen bij de productie van medische producten is dit een flinke uitdaging. Onderzoekers van het WZL in Aken en het IPH in Hannover denken dat ze met sensoren, kunstmatige intelligentie en een app de oplossing kunnen bieden. Automatische kwaliteitsborging tijdens het 3D printen.


Additief vervaardigde spalken, dentale aligners, hoorapparaten en zelfs implantaten kunnen perfect aan het lichaam van een individuele patiënt worden aangepast en toch kosteneffectief worden geproduceerd. Een uitdaging is echter de kwaliteitsborging. Voor gepersonaliseerde medische hulpmiddelen gelden strenge veiligheidseisen. Fabrikanten moeten kunnen garanderen dat er geen onzichtbare scheuren of poriën in het onderdeel zitten en dat de geometrische eisen en de gewenste materiaaleigenschappen worden bereikt.

Systeem kwaliteitsborging zou doorbraak kunnen betekenen in productie medische hulpmiddelen

Het Duitse Rainer Ulbricht Dental-Technik is een van de bedrijven die meedoen aan het project.

Tijdens printproces controleren op fouten

De wetenschappers van het Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) en het Werkzeugmaschinenlabors WZL van de RWTH Aachen starten samen een project, dat moet leiden tot een systeem dat tijdens het 3D printen controleert op fouten. Ze willen een industriële 3D-printer uitrusten met sensoren om het printproces naadloos te kunnen volgen. De sensorgegevens zullen met behulp van kunstmatige intelligentie via een kwaliteitsmodel in een app worden geëvalueerd om productiefouten op betrouwbare wijze op te sporen. “Additieve fabricageprocessen zijn erg gevoelig voor invloeden van buitenaf,” zegt projectingenieur Anne Rathje. Zij is verbonden aan het IPH in Hannover. Voor het onderzoeksproject gebruikt IPH de X500PRO industriële printer van het Duitse RepRap. Het gebruikte materiaal is ABS, een kunststof die betrekkelijk sterk is maar zeer gevoelig voor temperatuur.

Multisensoren technologie

De wetenschappers willen verschillende sensoren gebruiken om de printkwaliteit te controleren. Denk bijvoorbeeld aan de temperatuur van de bouwplaat of de bouwkamer, infraroodsensoren waarmee de temperatuur direct bij de printkop kan worden bepaald, trilling sensoren en optische meettechnologie, die het IPH al heeft onderzocht in het Quali3D-onderzoeksproject. Akoestische signalen zijn ook informatief voor kwaliteitsbewaking. Deze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om vast te stellen of de printkop verstopt is of dat het filament in het systeem breekt. “Dat kun je horen,” zegt Anne Rathje. “De uitdaging is echter om de signalen zo te verwerken dat omgevingsgeluiden worden weg gefilterd” – bijvoorbeeld het zoemen van de motor in de 3D-printer, het geluid van de computer of een dichtslaande deur.”

Intuïtieve app beoordeelt zelfstandig

Om belangrijke van onbelangrijke geluiden te onderscheiden, willen de onderzoekers gebruik maken van machine learning. Door het programma met zoveel mogelijk geluidsopnamen te trainen, leert het steeds beter hoe het op basis van akoestische signalen betrouwbaar fouten kan opsporen. Uiteindelijk is het de bedoeling een app te ontwikkelen die automatisch alle sensorgegevens evalueert. “Ons doel is om de inspanning van kwaliteitsborging bij 3D-printen te verminderen en ook om leken in staat te stellen om de print te controleren via een intuïtieve app”, zegt Anna-Lena Knott van het WZL. Gebruikers hoeven de sensorgegevens niet te interpreteren – de app bewaakt het hele printproces, documenteert fouten en geeft feedback over de printkwaliteit. Bij ernstige fouten die de component onbruikbaar zouden kunnen maken, stopt de app het afdrukproces en informeert de gebruiker.

Het “Sensor and App-based Validation of Process and Product Quality for Effort Reduced Approval of Personalized Medical Devices (SAViour)” project loopt tot januari 2023 en wordt gefinancierd door het Duitse federale ministerie voor Economische Zaken en Energie. Aan het onderzoek den bedrijven mee uit de medische en dentale industrie, fabrikanten van 3D printers en bedrijven uit andere bedrijfstakken.

Show More
Back to top button
Gratis e-mailnieuwsbrief en kwartaalmagazine

Gratis e-mailnieuwsbrief en kwartaalmagazine

Schrijf je hier in voor de wekelijkse e-mailnieuwsbrief. Je ontvangt dan tevens vier keer per jaar het magazine, digitaal of print. 

You have Successfully Subscribed!