FOSDIGUM

Fertigung komplexer optischer Systeme in einer digitalisierten Produktionsumgebung

Laufzeit: 1.5.2020 – 30.4.2023

Ressourcenschonende und innovative Produktion von optischen Systemen

Miniaturisierte leistungsfähige Optiken lassen sich in kleine und flexible Endoskope einsetzen und verbessern so die diagnostische und chirurgische Praxis. Die Fertigung von modernen optischen Systemen ist hochkomplex und erfordert eine ganzheitliche Betrachtung von Fertigungstoleranzen und Prozessschritten. Steigende Kundenanforderungen an die optischen Eigenschaften sowie der Trend zur Miniaturisierung führen dazu, dass die einzelnen Prozessschritte an ihre physikalischen und technischen Grenzen stoßen. Dadurch ist die Qualität der Optiken häufig begrenzt und es entsteht ein signifikanter Ausschuss. Durch die digitale Vernetzung der Einzelprozesse wird eine umfassende Optimierung des Produktionsprozesses erreicht, der es ermöglicht, optische Systeme effizient und mit konstant hoher Leistungsfähigkeit zu fertigen.

Das Ziel des Forschungsprojekts »FOSDIGUM« ist es, eine digital und physikalisch vernetzte Produktionsumgebung zu entwickeln und so eine wirtschaftliche und ressourcenschonende Produktion von innovativen und leistungsgesteigerten optischen Systemen zu erreichen.

Vernetzung von Fertigungsschritten

Um dieses Ziel zu erreichen, vernetzt das Projektkonsortium die einzelnen Prozesse der Fertigungskette digital miteinander und untersucht das Zusammenspiel der einzelnen Prozesse, um mögliche Qualitäts- und Effizienzsteigerungen in der Herstellung optischer Systeme zu erkennen. Indem die Partner einen digitalen Zwilling des Bauteils erzeugen und diese Daten analysieren, kann ein Datenaustausch zwischen den einzelnen Prozessschritten entlang der Fertigungskette automatisiert erfolgen. Erprobt wird die vernetzte Prozesskette am Beispiel eines miniaturisierten optischen Systems für hochauflösende Endoskope. Dafür wird am Fraunhofer IPT gemeinsam mit den Projektpartnern eine digital und physikalisch vernetzte Produktion aufgebaut und anhand des hochkomplexen optischen endoskopischen Systems die Interaktion der einzelnen Prozessschritte untersucht.

Automatisierte Vorsteuerung gleicht Toleranzabweichungen aus

Um die einzelnen Prozessschritte optimal aufeinander abzustimmen und so Toleranzabweichungen eines Prozesses im nächsten auszugleichen, setzen die Projektpartner neben dem Verfahren des konventionellen Feedbacks auch das Prinzip des adaptiven Feedforward ein. Das Ziel dieser innovativen Vorsteuerung ist es, abhängig vom aktuellen Bauteilstatus die nachfolgenden Prozessschritte so zu beeinflussen, dass die engen Toleranzanforderungen der einzelnen Prozesse optimiert und am Ende der Prozesskette eingehalten werden.

Projektkonsortium

  • Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Koordination)
  • AIXEMTEC GmbH (Deutschland)
  • Hiottu Oy (Finnland)
  • INGENERIC GmbH (Deutschland)
  • KARL STORZ SE & Co. KG (Deutschland)
  • NomiCam Oy (Finnland)
  • Photonics Hub GmbH (Deutschland)
  • Senop OY (Finnland)
  • VTT Oy (Finnland)

Fördergeber

Das Forschungsprojekt »FOSDIGUM« wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme »Internationalisierung von Spitzenclustern, Zukunftsprojekten und vergleichbaren Netzwerken« gefördert.