Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM

Prozessstabilität bei industriellen Druckprozessen

Druckprozesse optimieren, Qualität sichern und Produktionskosten senken

Wärmebildaufnahme eines Pulverbetts im Binderjetting zur Überprüfung der Homogenität.
© Fraunhofer IFAM
Wärmebildaufnahme eines Pulverbetts im Binderjetting zur Überprüfung der Homogenität.
Optische Leiterbahnvermessung zur Qualitätskontrolle und zur Querschnittsberechnung.
© Fraunhofer IFAM
Optische Leiterbahnvermessung zur Qualitätskontrolle und zur Querschnittsberechnung.

Industrielle Druckprozesse sind ein wichtiger Bestandteil moderner Fertigung. Ob bei gedruckter Elektronik, funktionalen Beschichtungen oder additiven Fertigungsverfahren: Die Qualität des Endprodukts hängt wesentlich davon ab, wie stabil und reproduzierbar der gesamte Prozess abläuft.

Schwankungen können durch verschiedenste Ursachen entstehen. Die Folgen reichen von Qualitätsabweichungen und Nacharbeit bis hin zu Ausschuss und steigenden Produktionskosten. Eine stabile und reproduzierbare Prozessführung trägt deshalb nicht nur zu einer gleichbleibenden Produktqualität bei, sondern kann auch Ausschuss und Nacharbeit reduzieren und damit die Produktionskosten senken und die Wirtschaftlichkeit der Fertigung verbessern.

Das Fraunhofer IFAM unterstützt Unternehmen dabei, Druckprozesse systematisch zu analysieren, zu optimieren und für den Serieneinsatz zu stabilisieren. Dafür verbinden wir Prozess- und Materialverständnis mit Analytik, Messtechnik, Datenanalyse und praxisnaher Schulung.

 

Was macht einen stabilen Fertigungsprozess aus?

Eine gleichbleibende Produktqualität setzt voraus, dass relevante Einflussgrößen entlang der gesamten Prozesskette kontrolliert werden. Dazu gehören beispielsweise Druckbild, Schichtdicke, Linienauflösung, Haftung, Trocknung und Materialeigenschaften.

Diese Faktoren können miteinander wechselwirken und die Qualität des Druckergebnisses beeinflussen. Durch eine systematische Prozessanalyse lassen sich kritische Einflussgrößen identifizieren und geeignete Kontrollstrategien entwickeln.

Ziel der Prozessstabilisierung ist eine reproduzierbare Produktion mit höherer Prozesssicherheit – auch bei hohen Stückzahlen.

 

Qualitätsschwankungen erkennen und Ursachen identifizieren

Wenn ein Druckprozess schwankende Ergebnisse liefert, können unterschiedliche Ursachen dahinterstecken. Mögliche Einflussfaktoren sind beispielsweise:

  • Materialeigenschaften
  • Ungeeignete Prozessparameter und instabile Prozessfenster
  • Anlagen- und Umgebungsbedingungen
  • unzureichende Prozessüberwachung
  • fehlende oder unzureichende Schulung des Personals

Am Fraunhofer IFAM identifizieren wir Einflussfaktoren und bestimmen optimale Prozessfenster bestimmt, um eine Reduktion von Fehlteilen, eine höhere Anlagenverfügbarkeit sowie eine deutliche Verbesserung der Reproduzierbarkeit zu erreichen. Unternehmen können hier von geringeren Produktionskosten und einer höheren Prozesssicherheit profitieren.

 

Von der Analyse bis zur Serienproduktion: Diese Leistungen bietet das Fraunhofer IFAM

Das Fraunhofer IFAM unterstützt Unternehmen entlang verschiedener Schritte der Prozessoptimierung und Prozessstabilisierung:

  • Analyse und Bewertung bestehender Druckprozesse
  • Identifikation von Fehlerursachen und Qualitätsabweichungen
  • Entwicklung stabiler Prozessfenster
  • Einführung von Qualitätsmanagement- und Prüfkonzepten
  • Implementierung von Inline- und Offline-Monitoring
  • Reduktion von Ausschuss und Nacharbeit
  • Optimierung von Materialeinsatz und Anlagenverfügbarkeit
  • Überführung entwickelter Prozesse in die Serienproduktion
  • Schulung von Mitarbeitenden in praxisnahen Seminaren

Dabei können sowohl einzelne Prozessschritte als auch die gesamte Prozesskette betrachtet werden.

 

In welchen Druckverfahren hat das Fraunhofer IFAM tiefgreifende Expertise?

Die Kompetenzen des Fraunhofer IFAM umfassen verschiedene Druck- und Fertigungsverfahren. Dazu gehören unter anderem:

Damit lassen sich unterschiedliche Anforderungen an industrielle Druckprozesse und additive Fertigungsverfahren berücksichtigen.

Unser Weiterbildungsangebot

Seminar »Gedruckte Elektronik mittels Siebdruck«

Zertifikatslehrgang »Industriefachkraft für Additive Fertigung (Konstrukteur:in)«

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  • Eine Möglichkeit besteht darin, Ausschuss und Nacharbeit zu reduzieren und gleichzeitig Materialeinsatz und Anlagenverfügbarkeit zu optimieren. Eine systematische Analyse des Druckprozesses kann aufzeigen, welche Faktoren die Produktionskosten beeinflussen und wo Optimierungspotenzial besteht.

  • Dafür müssen zunächst die Ursachen der Fehlteile identifiziert werden. Mögliche Ursachen sind beispielsweise instabile Prozessfenster, ungeeignete Parameter, Materialeigenschaften oder nicht ausreichend kontrollierte Randbedingungen. Durch Prozessanalyse, Prüfverfahren und Monitoring können Qualitätsabweichungen frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

  • Qualitätsschwankungen können verschiedene Ursachen haben. Neben den Prozessparametern können beispielsweise Material, Anlagenbedingungen, Umgebung oder Prozessführung eine Rolle spielen. Eine systematische Untersuchung der Prozesskette hilft dabei, relevante Einflussgrößen zu identifizieren.

  • Ein verändertes Druckbild kann auf unterschiedliche Einflussfaktoren zurückzuführen sein. Dazu gehören unter anderem Materialeigenschaften, Prozessparameter, Schichtdicke, Haftung oder Trocknung. Eine Analyse der relevanten Prozessparameter und Materialeigenschaften kann helfen, die Ursache der Qualitätsabweichung einzugrenzen.

  • Für eine reproduzierbare Serienproduktion müssen relevante Prozessparameter und Einflussgrößen bekannt und kontrollierbar sein. Durch die Bestimmung geeigneter Prozessfenster sowie durch Prüf- und Monitoringkonzepte können Qualitätsabweichungen frühzeitig erkannt und Prozesse gezielt stabilisiert werden.

  • Das Fraunhofer IFAM verfügt über Kompetenzen in verschiedenen Druck- und Fertigungsverfahren. Dazu zählen unter anderem Siebdruck, Tampondruck, Inkjet- und Aerosol-Jet-Druck sowie Verfahren der additiven Fertigung wie Metal Binder Jetting, Laser Powder Bed Fusion, Selektives Laser Sintern und Stereolithographie.