Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »PRIMAD«
Schneller zur hochwertigen Glasoptik: Präzisionsblankpressen digital optimieren
Leistungsfähige optische Systeme erschließen Zukunftsmärkte in der Medizintechnik, Sensorik, Automatisierung, Halbleiterfertigung und Mobilität. Ihre Herstellung erfordert jedoch häufig lange Entwicklungszyklen und aufwendige Qualitätsprüfungen. Gleichzeitig müssen Hersteller neue Produkte schneller, kostengünstiger und in konstant hoher Qualität auf den Markt bringen.
Im Projekt »PRIMAD« digitalisieren und automatisieren wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern den Entwicklungs- und Produktionsprozess für das Präzisionsblankpressen. Bei diesem Verfahren erhitzen Hersteller von Glasoptiken einen Glasrohling und pressen ihn zwischen hochpräzisen Werkzeugen direkt in seine endgültige Form. So entstehen optische Glasbauteile effizient, formgenau und mit hoher Oberflächengüte.
Unser Ziel ist es Ausschuss und manuelle Prüfaufwände zu reduzieren. Das senkt die Kosten hochwertiger optischer Komponenten – von Kleinserien bis zur Massenproduktion – und verkürzen die Entwicklungszeit. Unternehmen können schneller auf neue Kundenanforderungen reagieren und ihre Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit werden gestärkt.
Zwei Hebel für eine effizientere Optikproduktion
PRIMAD setzt bei zwei entscheidenden Hebeln des Präzisionsblankpressens an: der Entwicklung neuer Optikprodukte und der Qualitätsprüfung in der Serienfertigung:
1. Prototypen schneller zur Serienreife bringen
Für jedes neue Optikprodukt entwickeln und fertigen Unternehmen individuelle Umformwerkzeuge. Gleichzeitig ermitteln sie Prozessparameter, die eine dauerhaft hohe Produktqualität sicherstellen. Da sich Werkzeug und Prozessparameter gegenseitig stark beeinflussen, durchlaufen Entwicklungsteams mehrere Schleifen aus simulationsgestütztem Design, Testfertigung und Prototypenanalyse.
Dieser iterative Prozess bindet viel Zeit in Entwicklung und Messlabor. Zudem führen Anpassungen oder Neufertigungen von Werkzeugen zu hohen Kosten.
2 . Qualitätsprüfung in der Serienfertigung effizienter gestalten
Während der Fertigung prüfen Mitarbeitende die Optiken regelmäßig auf ihre Qualität. Treten Abweichungen von den Vorgaben auf, identifizieren sie die Ursachen und passen die Produktionsparameter an oder bereiten das Formwerkzeuge nachträglich auf.
Diese manuellen Eingriffe erfordern erfahrenes Fachpersonal und begrenzen die Effizienz der Produktion.
Simulation und Inline-Messtechnik für eine schnellere Optikfertigung
Ein übergreifender digitalisierter Entwicklungs- und Produktionsprozess greift an den zwei Stellhebeln an. Ziel ist es, neue Optikprodukte schneller zur Serienreife zu bringen und Produktionsanlagen effizienter auszulasten.
Dafür erstellen wir Simulationsmodelle für die Glasumformung und erproben automatisierte Messkonzepte. Diese erfassen relevante Qualitätsmerkmale der gefertigten Optiken umfassend und zuverlässig.
Wir integrieren Inline-Messtechnik direkt in die Produktionsanlage. Die gewonnenen Messdaten unterstützen die Parametrierung der Anlage und fließen gemeinsam mit den Anlagendaten zurück in die Produktauslegung. So entstehen die Voraussetzungen für schnellere Optimierungen und ein tieferes Verständnis des gesamten Prozesses.
Dabei berücksichtigen wir die engen Zeit- und Bauraumvorgaben der Produktion. Denn eine hohe Anlagenauslastung ist entscheidend, um hochwertige Optiken ressourceneffizient und wirtschaftlich herzustellen.
Der digitale Zwilling verbindet Daten, Prozesse und Wissen
Das Projektteam bündeln die Daten aller gefertigten Produkte in einem digitalen Zwilling. Diese zentrale Datengrundlage vernetzt die einzelnen Teilsysteme und Produktionsphasen und ermöglicht einen durchgängigen Datenaustausch.
Auf dieser Basis werden KI-Modelle entwickelt und trainiert. Sie leiten Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, Anlagenverhalten und Produktqualität ab und erkennen Abweichungen frühzeitig. Mitarbeitende können dadurch schneller reagieren und Prozesse gezielt optimieren.
Der digitale Zwilling unterstützt außerdem neue Mitarbeitende bei der Anlagenbedienung und der Interpretation von Messergebnissen. Gleichzeitig lassen sich Prozessänderungen und Qualitätsschwankungen auch nachträglich nachvollziehen. So sichern die Beteiligten Wissen, schaffen Transparenz und verbessern die Optikfertigung langfristig.
Projektkonsortium
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Projektkoordination)
- EDI AG, Karlsruhe
- INGENERIC GmbH, Baesweiler
- MABRI.VISION GmbH, Aachen
Förderhinweis
Das Projekt »PRIMAD – Prozessoptimierung und Reduktion von Inspektionszeiten mit Inline-Messtechnik und Defekterkennung in der optischen Produktion« wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen (BMFTR) der Förderrichtlinie Photonik für die digitalisierte und automatisierte Produktion gefördert.
Förderkennzeichen: 13N17458
Projektträger: VDI/VDE-IT beauftragt durch das BMFTR
Projektlaufzeit: 1.11.2025 – 31.10.2028