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SHRMP: 3D-druckende Roboter treffen auf generatives Design – Die Zukunft der Fertigung ist intelligent

André Pechmann
April 25, 2017

Design- und Fertigungsprozesse ändern sich aktuell radikal. Generative Gestaltungs-Tools eröffnen komplett neue Möglichkeiten für Designer, Konstrukteure und Produzenten. Nicht zuletzt, weil Roboter mittels Software für künstliche Intelligenz in der Lage sind, zu verstehen und zu lernen – und bereits heute erfolgreich zum Einsatz kommen.

Industrieroboter mit Verstand
Industrieroboter sind für gewöhnlich „blind“; sie können nicht wahrnehmen, was um sie herum passiert. Ob beispielsweise das Druckmaterial ausgeht oder das Druckobjekt verschoben wurde – das System produziert weiter nach Plan und druckt im schlimmsten Fall ins Leere. In jedem Fall ist das gedruckte Produkt nachher nicht mehr zu verwenden. Ein Forschungsprojekt von Autodesk lernt den Robotern nun das Sehen.

Dies gelingt durch den Einsatz von Scannern und einem so genannten Closed-Loop Computer Vision System, das von Autodesk entwickelt wurde. Die Roboter lernen, auf ihre Umwelt zu achten und ihr Verhalten selbst zu korrigieren. Ein Beispiel hierfür ist SHRMP (Supervised High-Rate Metal Printing): Ein sechsachsiger Roboterarm kann millimetergenaue Edelstahlstrukturen drucken, wobei der gesamte Druck kontinuierlich gescannt wird. Dadurch kontrolliert sich das System selbst, entdeckt Fehler und berechnet die beste Strategie für den weiteren Druckvorgang.

Kommt ihm beispielsweise ein anderer Roboter oder Mensch zu nahe, stoppt der Roboter seine Arbeit und verhindert so einen Zusammenstoß. Zudem bemerkt er beispielsweise rechtzeitig selbst, wenn Druckschichten nicht optimal ausgeführt worden sind. Die überwachende künstliche Intelligenz programmiert den Roboter dann in Echtzeit um, um sich auf die neue Situation einzustellen.

Die Zukunft der Fertigungsindustrie
Ein Paradebeispiel für die Zukunft der Fertigungsindustrie ist ein Metallstuhl, der nicht nur auf modernste Weise mittels des SHRMP-Verfahren gedruckt, sondern auch avantgardistisch designt wurde. Anders als bisher liegt dem Stuhl kein iterativer Design-Prozess zugrunde, sondern ein generativer Prozess, bei dem Mensch und Maschine ein vielversprechendes Team bilden: Generative Design-Tools sind in der Lage, unzählige Varianten zu erzeugen und diese entsprechend individueller Vorgaben zu optimieren.

Im Falle des Metallstuhls hat der Konstrukteur seine Zielvorgaben wie Gewicht, Größe und Belastbarkeit in die Software-Anwendung Autodesk Dreamcatcher eingegeben. Darauf basierend wurden von der Software unzählige Varianten berechnet, aus denen der Konstrukteur unter Berücksichtigung von Ästhetik, Belastbarkeit und Herstellbarkeit den besten Entwurf ausgewählt hat. Anschließend wurde mit diesen Daten und dem SHRMP-Verfahren ein entsprechender Stuhl gedruckt.

Das Ergebnis ist beeindruckend: Der Stuhl hat deutlich weniger Gewicht und 90 Prozent weniger Verformung unter Belastung als ein vergleichbarer, auf herkömmliche Art und Weise entworfener Stuhl. Generative Gestaltungssoftware bietet Designern damit ganz neue Möglichkeiten bei der Produktentwicklung und verdeutlicht das Potenzial des Zusammenspiels von Mensch und Technik.

Bei Interesse an Bildmaterial sprechen Sie uns gerne an unter Autodesk_Germany@edelman.com.

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