Bildbasierte und hyperspektrale Sensorik

Die zuverlässige Identifizierung von mineralischen Bau- und Abbruchabfällen mittels hyperspektraler Merkmale aus NIR- und VIS-Spektren sowie Bildern ist die Voraussetzung für die Implementierung innovativer sensorbasierter Analyse- und Sortierverfahren in der Baustoffrecyclingindustrie. Eine qualitativ hochwertige Verwertung kann nur erfolgen, wenn Stör- und Schadstoffe zuverlässig analysiert bzw. aussortiert werden.

Verbundprojekt: Prozessoptimierung - FDM-Simulation und -optimierung für auslegungsrelevante Bauteile aus Kunststoff Teilprojekt MFPA: FOS4FDM - Erforschung einer faseroptischen Messmethode zur Erfassung von Prozessgrößen beim FDM-Drucken für die Zustandserfassung auslegungsrelevanter Kunststoffbauteile Prognosefähige Prozessmodelle für den additiven FDM-Fertigungsprozess sowie das generelle Verständnis des 3D-Druckprozesses erfordern valide Sensordaten aus dem entstehenden Bauteil. Ziel des Projektes ist die Erforschung und Weiterentwicklung eines faseroptischen Messverfahrens mit dem Temperaturen und Dehnungen im Kunststoffbauteil während des FDM-Prozesses sowie während der Produktlebenszeit des auslegungsrelevanten Kunststoffbauteils erfasst werden können.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderprogramm "Innovative regionale Wachstumskerne"

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Martin Ganß

Partner/innen
Dynardo GmbH, Weimar
3D-Schilling GmbH, Sondershausen
Ernst-Abbe-Hochschule, Jena
Orisa Software GmbH, Jena

Laufzeit
Mär 2019 - Feb 2022

Kurzfassung
Verbundprojekt: Prozessoptimierung - FDM-Simulation und -optimierung für auslegungsrelevante Bauteile aus Kunststoff
Teilprojekt MFPA: FOS4FDM - Erforschung einer faseroptischen Messmethode zur Erfassung von Prozessgrößen beim FDM-Drucken für die Zustandserfassung auslegungsrelevanter Kunststoffbauteile


Prognosefähige Prozessmodelle für den additiven FDM-Fertigungsprozess sowie das generelle Verständnis des 3D-Druckprozesses erfordern valide Sensordaten aus dem entstehenden Bauteil. Ziel des Projektes ist die Erforschung und Weiterentwicklung
eines faseroptischen Messverfahrens mit dem Temperaturen und Dehnungen im Kunststoffbauteil während des FDM-Prozesses sowie während der Produktlebenszeit des auslegungsrelevanten Kunststoffbauteils erfasst werden können. Kern des zu erforschenden Messverfahrens sind spezielle μm-dünne, lichtleitende Glasfasern, die es durch die Auswertung einer optischen Messgröße erlauben Temperaturen und Dehnungen sehr genau zu erfassen. Die Eignung und Möglichkeiten des faseroptischen Messverfahrens zur Prozessgrößenerfassung im FDM-Prozess werden im Teilprojekt erforscht. Im Weiteren wird das mechanische Verhalten von 3D-gedruckten Probekörpern abhängig von der Druck-Orientierung erforscht. Materialkennwerte werden für die Prozesssimulationen unter Berücksichtigung der Spezifika des FDM-Prozesses generiert.

→ Projektsteckbrief


Bildbasierte und hyperspektrale Sensorik

Viele Stoffströme des Bauwesens sind in ihrer Zusammensetzung sehr heterogen, wie beispielsweise die mineralischen Bau- und Abbruchabfälle, wovon pro Jahr in Deutschland ca. 50 Mio. t anfallen. Die zuverlässige Identifizierung von mineralischen Bau- und Abbruchabfällen mittels hyperspektraler Merkmale aus NIR- und VIS-Spektren sowie Bildern ist die Voraussetzung für die Implementierung innovativer sensorbasierter Analyse- und Sortierverfahren in der Baustoffrecyclingindustrie. Eine qualitativ hochwertige Verwertung kann nur erfolgen, wenn Stör- und Schadstoffe zuverlässig analysiert bzw. aussortiert werden.

Bildverarbeitung für die Qualitätssicherung von Bau- / Recyclingmaterialien

Die Produktion von Bauprodukten ist routinemäßig mit einer Vielzahl von Messaufgaben verbunden. Diese beziehen sich auf die Qualitäten der verwendeten Primär- und Sekundärrohstoffe, auf die Prozesse während der Herstellung als auch auf die Charakterisierung und Begutachtung der Endprodukte. In diesen Bereichen ergeben sich viele Anwendungen für den Einsatz von Sensorsystemen für die Bewertung von zeitlich und räumlich hochaufgelösten Material-, Produkt- und Prozesseigenschaften.

Ein weiteres Anliegen ist die stetige Verbesserung der Qualitätssicherung von natürlichen und rezyklierten Gesteinskörnungen durch den Einsatz von multimodaler Sensortechnik.

Zur Förderung von Forschungsaktivitäten im Life Cycle Engineering unterstützt das Land Thüringen die MFPA mittels der eingerichteten Forschungsgruppe „Sensorik für Produkte und Prozesse“, welche sich Forschungsaufgaben aus dem Bereich Baustoffrecycling in Verbindung mit dem Einsatz von Sensorik widmet.