AI2SB: Integration von KI in die Kleinserienfertigung: Höhere Individualisierung und Effizienz durch Digitale Zwillinge, Additive Fertigung und Intelligente Montage

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Benjamin Schleich
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547432938

Der geforderten höheren Flexibilität in Produktionssystemen mit Wertschöpfungsnetzwerken einerseits und dem anhaltenden Preisdruck durch globale Wettbewerber andererseits kann langfristig durch den verstärkten Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und Digitalen Zwillingen (DZ) im Engineering begegnet werden. Aufgrund des hohen Implementierungsaufwands werden diese Systeme jedoch meist nur in starren Großserienproduktionen eingesetzt. Gerade in der bisher wenig betrachteten hochindividualisierten Kleinserienfertigung bieten diese Systeme jedoch ein hohes Potenzial zur Effizienzsteigerung der Prozesse. Additive Manufacturing (AM) ist ein sehr flexibles Fertigungsverfahren und wird aufgrund seiner Flexibilität zunehmend für die Herstellung hochindividueller Produkte wie Ersatzteile oder Prototypen eingesetzt. KI und DZ werden bisher kaum über den gesamten Lebenszyklus von hochindividuellen Bauteilen betrachtet. Als Beispielprozess wird in diesem Projekt die Reparatur hochindividueller Bauteile gewählt, da sie einen großen Teil der Produktionskette abbildet und gleichzeitig als "proof of concept" für den Einsatz dezentraler Reparatursysteme dient, die zukünftig eine wichtige Rolle für die Zirkularität von Wertschöpfungsketten im Product Lifecycle Management (PLM) spielen könnten. Um KI-Systeme in Produktionsprozesse integrieren zu können, müssen zunächst geeignete Anwendungen gefunden und mögliche Konzepte validiert werden. Die verschiedenen Teilprozesse des Reparaturzyklus werden zunächst einzeln betrachtet und jeweils geeignete Maßnahmen zur Effizienzsteigerung mit KI und DZ entwickelt. Basierend auf den gesammelten Informationen wird die Konstruktionsphase für hochindividuelle Baugruppen analysiert und optimiert. Es werden Konzepte und KI-Werkzeuge entwickelt, die eine effizientere Montage, Demontage und additive Fertigung der Bauteile ermöglichen. Durch die Rückführung aller Prozessinformationen in die Designphase kann die nächste Generation von Bauteilen effizienter gestaltet werden und die Werkzeuge der Designphase dienen als Leitfaden für die Konstruktion hochindividueller Bauteile für einen KI- und DZ-unterstützten Reparaturzyklus. Die Herausforderung bei der Reparatur von Komponenten liegt nicht nur in der Konstruktion von Ersatzteilen, sondern auch in der Demontage von teilweise beschädigten und damit hochindividuellen Komponenten. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird zunächst die Montage mit KI-Werkzeugen und DZ optimiert und darauf aufbauend KI-Werkzeuge speziell für die hochkomplexe Demontage hochindividueller Bauteile entwickelt. Darüber hinaus werden im Rahmen des Projektes Erkenntnisse gewonnen, wie KI und DZ synergetisch in Prozesse implementiert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Partnerorganisation: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior; (CAPES); Setor bancario Norte
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Fred Amorin; Professorin Linda Lee Ho; Professorin Izabel Fernanda Machado; Professor Dr.-Ing. Klaus Schützer; Professor Dr. Eduardo De Senzi Zancul; Dr. Thayla Tavares de Souza Zomer