DE102019214771A1

DE102019214771A1 - Monitoring device and monitoring method

Info

Publication number: DE102019214771A1
Application number: DE102019214771.2A
Authority: DE
Inventors: Dong Seok Lim; Hannes Willeck; Andreas Reifert; Lukas Loeber; Thorsten Heeling; Martin Schoepf; Arne Stephen Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Überwachung eines generativen dreidimensionalen Fertigungsprozesses, wie zum Beispiel einem 3D-Druck. Es werden Sensordaten von verschiedenen unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien zeitsynchron erfasst und ausgewertet. Auf diese Weise können ein oder mehrere fertigungstechnische Parameter ermittelt werden, die zur Qualitätsüberwachung des Fertigungsprozesses eingesetzt werden können.The present invention relates to the monitoring of a generative three-dimensional manufacturing process, such as, for example, a 3D printing. Sensor data from various different physical measuring principles are recorded and evaluated in a time-synchronized manner. In this way, one or more production-related parameters can be determined that can be used to monitor the quality of the production process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für einen generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überwachung eines generativen dreidimensionalen Fertigungsprozesses.The present invention relates to a monitoring device for a generative three-dimensional manufacturing process. The present invention also relates to a method for monitoring a generative three-dimensional manufacturing process.

Stand der TechnikState of the art

Generative Fertigungstechniken, wie sie auch unter dem Begriff „3D-Druck“ bekannt sind, gewinnen immer mehr an Bedeutung. Neben klassischen Anwendungen für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien gibt es inzwischen auch Bestrebungen, diese Fertigungstechniken für größere Stückzahlen einzusetzen. Mit zunehmender Industrialisierung dieser Technologie gewinnt dabei auch die Qualitätssicherung derartiger Fertigungsprozesse an Bedeutung. Um eine bessere Qualitätsstabilität zu erreichen, ist ein zuverlässiges Prozess-Monitoring notwendig.Generative manufacturing techniques, as they are also known under the term "3D printing", are becoming more and more important. In addition to classic applications for the production of prototypes and small series, there are now also efforts to use these production techniques for larger quantities. With the increasing industrialization of this technology, the quality assurance of such manufacturing processes is also gaining in importance. Reliable process monitoring is necessary to achieve better quality stability.

Die Druckschrift WO 2017/108071 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Objekts mittels einer 3D-Druckvorrichtung. Dabei ist es vorgesehen, die Position eines Druckkopfes kontinuierlich zu ermitteln und die Druckmasse in Abhängigkeit von der ermittelten Position des Druckkopfes anzupassen.The pamphlet WO 2017/108071 A1 describes a method for producing an object by means of a 3D printing device. It is provided here to continuously determine the position of a print head and to adapt the printing mass as a function of the determined position of the print head.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Überwachungsvorrichtung für einen generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess sowie ein Überwachungsverfahren für einen generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The present invention discloses a monitoring device for a generative three-dimensional manufacturing process and a monitoring method for a generative three-dimensional manufacturing process with the features of the independent claims. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Überwachungsvorrichtung für einen generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess, insbesondere für eine 3D-Druckvorrichtung. Die Überwachungsvorrichtung umfasst mehrere Sensoren sowie eine Verarbeitungseinrichtung. Jeder der mehreren Sensoren ist dazu ausgelegt, Sensordaten des Ablaufs des Fertigungsprozesses bereitzustellen. Insbesondere sind die mehreren Sensoren dazu ausgelegt, den Fertigungsprozess durch mindestens zwei unterschiedliche physikalische Messprinzipien zu überwachen. Die Verarbeitungseinrichtung ist dazu ausgelegt, die Sensordaten von den mehreren Sensoren zeitsynchron zu empfangen. Die Verarbeitungseinrichtung ist ferner dazu ausgelegt, mindestens einen fertigungstechnischen Parameter des Fertigungsprozesses unter Verwendung der zeitsynchron empfangenen Sensordaten zu ermitteln.

Accordingly, it is provided:

A monitoring device for a generative three-dimensional manufacturing process, in particular for a 3D printing device. The monitoring device comprises several sensors and a processing device. Each of the multiple sensors is designed to provide sensor data for the course of the manufacturing process. In particular, the multiple sensors are designed to monitor the manufacturing process using at least two different physical measurement principles. The processing device is designed to receive the sensor data from the plurality of sensors in a time-synchronous manner. The processing device is also designed to determine at least one manufacturing parameter of the manufacturing process using the synchronously received sensor data.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein Verfahren zur Überwachung eines generativen dreidimensionalen Fertigungsprozesses, insbesondere eines 3D-Druckvorganges. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum zeitsynchronen Erfassen von mehreren Sensordaten des Ablaufs des Fertigungsprozesses. Die Sensordaten werden insbesondere mittels mindestens zwei unterschiedlicher physikalischer Messprinzipien erfasst. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ermitteln mindestens eines fertigungstechnischen Parameters des Fertigungsprozesses. Der mindestens eine fertigungstechnische Parameter wird dabei unter Verwendung der zeitsynchron erfassten Sensordaten ermittelt.

It is also provided:

A method for monitoring a generative three-dimensional manufacturing process, in particular a 3D printing process. The method comprises a step for the time-synchronous acquisition of a plurality of sensor data of the course of the manufacturing process. The sensor data are recorded in particular by means of at least two different physical measurement principles. Furthermore, the method includes a step for determining at least one manufacturing parameter of the manufacturing process. The at least one production-related parameter is determined using the time-synchronously acquired sensor data.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es für die Qualitätssicherung eines generativen Fertigungsprozesses, wie zum Beispiel eines 3D-Drucks, hilfreich ist, den Fertigungsprozess kontinuierlich mittels möglichst vielen Sensoren zu überwachen, um auf Grundlage dieser Überwachung eine Aussage über die Fertigungsqualität treffen zu können oder bei einer Abweichung der Fertigungsparameter möglichst zeitnah in den Fertigungsprozess einzugreifen.The present invention is based on the knowledge that it is helpful for quality assurance of a generative manufacturing process, such as 3D printing, to continuously monitor the manufacturing process using as many sensors as possible in order to make a statement about the manufacturing quality on the basis of this monitoring can intervene in the manufacturing process as soon as possible in the event of a deviation in the manufacturing parameters.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, den generativen Fertigungsprozess nicht nur mittels eines physikalischen Messprinzips zu überwachen, sondern mehrere Sensoren einzusetzen, die auf unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien basieren. Durch eine zeitsynchrone Auswertung der Sensordaten unterschiedlicher physikalischer Messprinzipien kann dabei eine besonders zuverlässige Überwachung des Fertigungsprozesses erreicht werden. Insbesondere können potentielle Abweichungen oder Störungen sowie Fehler während des Fertigungsprozesses frühzeitig erkannt werden. Somit ist es möglich, frühzeitig in den Fertigungsprozess einzugreifen, um gegebenenfalls Fehlern in dem durch den generativen Fertigungsprozess hergestellten Werkstück entgegenzuwirken. Ist eine derartige Kompensation während des Fertigungsprozesses nicht möglich, so können zumindest die gefertigten Werkstücke entsprechend der Überwachung klassifiziert werden. Auf diese Weise können potentiell fehlerbehaftete Werkstücke rasch identifiziert und gegebenenfalls aussortiert werden. Hierdurch ist es möglich, dass nur gefertigte Werkstücke mit einer ausreichend hohen Qualität in den Umlauf gelangen.It is therefore an idea of the present invention not only to monitor the generative manufacturing process by means of a physical measuring principle, but to use several sensors that are based on different physical measuring principles. A time-synchronous evaluation of the sensor data of different physical measuring principles enables particularly reliable monitoring of the manufacturing process to be achieved. In particular, potential deviations or malfunctions as well as errors during the manufacturing process can be recognized at an early stage. It is thus possible to intervene in the production process at an early stage in order to counteract any errors in the workpiece produced by the generative production process. If such a compensation is not possible during the manufacturing process, at least the manufactured workpieces can be classified according to the monitoring. In this way, potentially faulty workpieces can be quickly identified and, if necessary, sorted out. This makes it possible for only manufactured workpieces with a sufficiently high quality to get into circulation.

Darüber hinaus ist es auch möglich, durch die erfindungsgemäße Überwachung des Fertigungsprozesses mögliche Störungen während des Fertigungsprozesses frühzeitig zu identifizieren und bei Bedarf den Fertigungsprozess gegebenenfalls zu stoppen. Durch den frühzeitigen Abbruch des Fertigungsprozesses kann somit wertvolle Zeit eingespart werden, da das zu fertigende Werkstück nicht bis zu Ende gefertigt werden muss und daraufhin ein möglicher Fehler erst in einem sich anschließenden Qualitätssicherungsprozess identifiziert wird. Somit kann durch die erfindungsgemäße Überwachung des Fertigungsprozesses und die damit verbundene frühzeitige Identifizierung von potentiellen Fehlerursachen der Fertigungsprozess frühzeitig gestoppt werden und daraufhin die Fehlerquellen beseitigt werden. Neben einer damit verbundenen Zeitersparnis kann auch gegebenenfalls Material für den generativen Fertigungsprozess eingespart werden, wenn das Werkstück nicht erst vollständig während eines fehlerbehafteten Fertigungsprozesses zu Ende gefertigt werden muss, bevor ein potentieller Fehler detektiert werden kann.In addition, it is also possible, by monitoring the production process according to the invention, to identify possible disruptions during the production process at an early stage and, if necessary, to stop the production process. By terminating the manufacturing process early, valuable time can be saved, since the workpiece to be manufactured does not have to be manufactured to the end and a possible error is then only identified in a subsequent quality assurance process. Thus, through the monitoring of the manufacturing process according to the invention and the associated early identification of potential causes of errors, the manufacturing process can be stopped early and the sources of error can then be eliminated. In addition to the associated time savings, material for the additive manufacturing process can also be saved if the workpiece does not have to be completely manufactured during a faulty manufacturing process before a potential fault can be detected.

Bei dem mindestens einen fertigungstechnischen Parameter kann es sich beispielsweise um einen Parameter handeln, der das zu fertigende Werkstück charakterisiert. Beispielsweise kann der fertigungstechnische Parameter im Zusammenhang mit einer Detektion eines Fehlers, beispielsweise eine Rissbildung oder ähnlichem stehen. Darüber hinaus kann der fertigungstechnische Parameter beispielsweise die Qualität des Werkstücks charakterisieren. Beispielweise kann es sich um einen Parameter handeln, der die Stabilität, die Belastungsgrenze o. ä. charakterisiert. Darüber hinaus können fertigungstechnisch Parameter aktuellen Zustände des Fertigungsprozesses oder ähnliches umfassen. Alternativ oder zusätzlich umfasst der fertigungstechnische Parameter eine Wahrscheinlichkeit des zukünftigen Auftretens eines Fehlers. Als fertigungstechnischen Parameter stellen die Algorithmen der Verarbeitungsvorrichtung anhand von aktuellen und vorzugsweise auch vergangenen Messwerten eine Voraussage zur Verfügung, ob ein Defekt an einer oder mehreren, insbesondere vorbestimmten , Stellen des Werkstücks entstehen wird.The at least one manufacturing parameter can be, for example, a parameter that characterizes the workpiece to be manufactured. For example, the technical production parameter can be related to the detection of a defect, for example crack formation or the like. In addition, the manufacturing parameters can, for example, characterize the quality of the workpiece. For example, it can be a parameter that characterizes the stability, the load limit or the like. In addition, manufacturing parameters can include current states of the manufacturing process or the like. As an alternative or in addition, the technical production parameter includes a probability of the future occurrence of an error. As manufacturing parameters, the algorithms of the processing device provide a prediction on the basis of current and preferably also past measured values as to whether a defect will occur at one or more, in particular predetermined, locations on the workpiece.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Verarbeitungsvorrichtung dazu ausgelegt, die fertigungstechnischen Parameter mittels künstlicher Intelligenz auszuwerten. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinrichtung ein neuronales Netzwerk oder eine andere Einheit zur Auswertung der Daten mittels künstlicher Intelligenz oder Machine-Learning umfassen. Das neuronale Netzwerk kann dazu ausgelegt sein, den fertigungstechnischen Parameter zu ermitteln. Durch den Einsatz eines neuronalen Netzwerkes können beispielsweise neuartige Technologien auf Basis einer künstlichen Intelligenz (Artificial Intelligence, AI) eingesetzt werden, um aus der gegebenenfalls sehr hohen Datenmenge von den Sensoren den oder die erforderlichen fertigungstechnischen Parameter zu ermitteln.According to one embodiment, the processing device is designed to evaluate the manufacturing parameters by means of artificial intelligence. For example, the processing device can comprise a neural network or another unit for evaluating the data by means of artificial intelligence or machine learning. The neural network can be designed to determine the manufacturing parameters. By using a neural network, for example, novel technologies based on artificial intelligence (AI) can be used to determine the required manufacturing parameters from the possibly very large amount of data from the sensors.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verarbeitungseinrichtung eine Signalverarbeitungseinrichtung. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, die zeitsynchron empfangenen Sensordaten aufzubereiten und die aufbereiteten Sensordaten dem neuronalen Netzwerk bereitzustellen. Auf diese Weise kann mittels der Signalverarbeitungseinrichtung bereits eine Vorverarbeitung der Sensordaten erfolgen, so dass die Sensordaten in einer geeigneten Form, gegebenenfalls mit reduzierter Datenmenge, dem neuronalen Netzwerk zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden können.According to one embodiment, the processing device comprises a signal processing device. The signal processing device can be designed to process the time-synchronously received sensor data and to provide the processed sensor data to the neural network. In this way, the sensor data can already be preprocessed by means of the signal processing device, so that the sensor data can be made available to the neural network for further processing in a suitable form, possibly with a reduced amount of data.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Überwachungseinrichtung eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, den mindestens einen fertigungstechnischen Parameter zu empfangen und eine Steueranweisung für den Fertigungsprozess unter Verwendung des empfangenen fertigungstechnischen Parameters auszugeben. Auf diese Weise kann der generative dreidimensionale Fertigungsprozess kontinuierlich angepasst werden. Hierdurch ist es möglich, möglichen Fehlern und einer damit verbundenen sinkenden Qualität frühzeitig entgegenzuwirken. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass während des Fertigungsprozesses stets Werkstücke mit einer ausreichend hohen Qualität gefertigt werden.According to one embodiment, the monitoring device comprises a control device. The control device can be designed to receive the at least one production-related parameter and to output a control instruction for the production process using the received production-related parameter. In this way, the generative three-dimensional manufacturing process can be continuously adapted. This makes it possible to counteract possible errors and the associated decline in quality at an early stage. In this way it can be ensured that workpieces are always manufactured with a sufficiently high quality during the manufacturing process.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Steueranweisungen von der Steuereinrichtung einen Prozessparameter für die Steuerung des Fertigungsprozesses oder einen Abbruchparameter zum Stoppen des Fertigungsprozesses. Durch das Bereitstellen eines oder mehrerer geeigneter Prozessparameter für die Steuerung des Fertigungsprozesses ist es möglich, den generativen Fertigungsprozess kontinuierlich anzupassen, um möglichen negativen Einflüssen frühzeitig entgegenzuwirken. Hierdurch ist es bereits während des Fertigungsprozesses eines Werkstückes möglich, den Fertigungsprozess derart anzupassen, dass Qualitätseinbußen vermieden werden können. Alternativ kann auf Grundlage der von der Verarbeitungseinrichtung bereitgestellten fertigungstechnischen Parameter bei Bedarf auch der Fertigungsprozess gestoppt werden. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn beispielsweise ein nicht korrigierbarer Defekt in dem zu fertigenden Werkstück detektiert worden ist, oder der Fertigungsprozess durch Anpassen von Steuerungsparametern nicht in gewünschter Weise korrigiert werden kann. Durch den gegebenenfalls sofortigen Abbruch des Fertigungsprozesses ist es somit nicht erforderlich, das Werkstück vollständig zu Ende zu fertigen und daraufhin anschließend in einem separaten Qualitätssicherungsprozess das Werkstück zu prüfen, um einen Fehler zu detektieren. Entsprechend kann durch den frühzeitigen Abbruch eines fehlerbehafteten Fertigungsprozesses sowohl Zeit als auch Material eingespart werden.According to one embodiment, the control instructions from the control device comprise a process parameter for controlling the manufacturing process or an abort parameter for stopping the manufacturing process. By providing one or more suitable process parameters for controlling the manufacturing process, it is possible to continuously adapt the generative manufacturing process in order to counteract possible negative influences at an early stage. As a result, it is already possible during the production process of a workpiece to adapt the production process in such a way that quality losses can be avoided. Alternatively, the manufacturing process can also be stopped if necessary on the basis of the manufacturing parameters provided by the processing device. This can be the case in particular if, for example, an uncorrectable defect has been detected in the workpiece to be manufactured, or the manufacturing process cannot be corrected in the desired manner by adjusting control parameters. Due to the immediate termination of the manufacturing process, if necessary, it is not necessary to completely finish the workpiece and then to subsequently close the workpiece in a separate quality assurance process check to detect an error. Accordingly, both time and material can be saved by terminating a faulty manufacturing process at an early stage.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine Prozessparameter ein Qualitätsmaß für ein durch den Fertigungsprozess generiertes Werkstück. Auf diese Weise kann bereits während der Fertigung des Werkstückes durch die erfindungsgemäße Überwachung ein zuverlässiger Qualitätssicherungsprozess implementiert werden. Hierdurch kann einerseits gewährleistet werden, dass nur qualitativ hochwertige Werkstücke in den Umlauf gelangen. Darüber hinaus können gegebenenfalls separate, sich dem Fertigungsprozess anschließende Qualitätssicherungsprozesse entfallen oder zumindest verkürzt werden.According to one embodiment, the at least one process parameter comprises a quality measure for a workpiece generated by the manufacturing process. In this way, a reliable quality assurance process can already be implemented during the production of the workpiece by the monitoring according to the invention. On the one hand, this ensures that only high-quality workpieces are put into circulation. In addition, separate quality assurance processes that follow the manufacturing process can be omitted or at least shortened.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Qualitätsmaß eine Klassifizierung des generierten Werkstücks. Beispielsweise kann das generierte Werkstück als fehlerfrei oder fehlerbehaftet klassifiziert werden. Gegebenenfalls ist auch eine detailliertere Klassifizierung nach Belastungsklassen, Toleranzen oder ähnlichem möglich. Ebenfalls ist gegebenenfalls eine Klassifizierung eines potentiellen Fehlers bzw. Defekts in dem Werkstück möglich. Eine solche Klassifizierung von potentiellen Fehlern oder Defekten kann einerseits eine nachfolgende Prüfung des Werkstückes erleichtern. Andererseits kann auch basierend auf einer solchen Klassifizierung der Fertigungsprozess angepasst werden, um daraufhin die Qualität der nachfolgend zu fertigenden Werkstücke weiter zu steigern.According to one embodiment, the quality measure comprises a classification of the generated workpiece. For example, the generated workpiece can be classified as faultless or faulty. If necessary, a more detailed classification according to load classes, tolerances or the like is also possible. A classification of a potential defect or defect in the workpiece is also possible, if necessary. Such a classification of potential faults or defects can on the one hand facilitate a subsequent inspection of the workpiece. On the other hand, the production process can also be adapted based on such a classification in order to further increase the quality of the workpieces to be subsequently produced.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die mehreren Sensoren eine Kamera, insbesondere eine Kamera für ein sichtbares Spektrum und/oder infrarote Wellenlängen, ein Mikrofon, einen Körperschallsensor, einen Temperatursensor, insbesondere ein Pyrometer oder eine Fotodiode, einen Röntgendetektor oder einen Drucksensor. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Sensoren möglich, die dazu ausgelegt sind, einen oder mehrere physikalische Parameter im Zusammenhang mit dem generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess zu erfassen.According to one embodiment, the multiple sensors include a camera, in particular a camera for a visible spectrum and / or infrared wavelengths, a microphone, a structure-borne sound sensor, a temperature sensor, in particular a pyrometer or a photodiode, an X-ray detector or a pressure sensor. Of course, any other sensors that are designed to detect one or more physical parameters in connection with the generative three-dimensional manufacturing process are also possible.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as required, as far as this makes sense. Further refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, which are not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic forms of the invention.

FigurenlisteFigure list

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds, wie es einem Fertigungssystem mit einer Überwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt; und
2: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Überwachungsverfahren gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.

Further features and advantages of the invention are explained below with reference to the figures. Show:

1 : a schematic representation of a block diagram as it is based on a manufacturing system with a monitoring device according to an embodiment; and
2 : a schematic representation of a flow chart as it is based on a monitoring method according to an embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines Fertigungssystems für einen generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess. Das System umfasst beispielsweise eine Vorrichtung 100 für eine generative Fertigung eines dreidimensionalen Werkstücks. Bei einer solchen Fertigungsvorrichtung 100 kann es sich beispielsweise um einen sogenannten 3D-Drucker handeln. Grundsätzlich sind hierzu beliebige Arten von 3D-Druckern möglich. Beispielsweise kann der 3D-Druck mittels Extrusion zum Beispiel Fused Deposition Modelling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF) ausgeführt werden. Ferner ist beispielsweise ein pulverbasierter 3D-Druck mittels selektiven Lasersintern (SLS), selektivem Laserstrahlschmelzen (SLM) oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM) oder ähnlichem möglich. Alternativ sind auch Resin-basierte Verfahren möglich, bei denen beispielsweise mittels Stereolithographie ein flüssiger Kunststoff ausgehärtet wird. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere bekannte oder neuartige generative Fertigungsverfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Werkstücks aus Metall und/oder Kunststoff möglich. 1 shows a schematic representation of a block diagram of a manufacturing system for a generative three-dimensional manufacturing process. The system includes, for example, a device 100 for additive manufacturing of a three-dimensional workpiece. In such a manufacturing device 100 For example, it can be a so-called 3D printer. In principle, any type of 3D printer is possible for this purpose. For example, 3D printing can be carried out using extrusion, for example Fused Deposition Modeling (FDM) or Fused Filament Fabrication (FFF). Powder-based 3D printing by means of selective laser sintering (SLS), selective laser beam melting (SLM) or electron beam melting (EBM) or the like is also possible, for example. Alternatively, resin-based processes are also possible, in which, for example, a liquid plastic is cured by means of stereolithography. In addition, any other known or novel generative manufacturing processes for producing a three-dimensional workpiece made of metal and / or plastic are of course also possible.

Wie weiterhin in 1 zu erkennen ist, sind an der Fertigungseinrichtung 100 oder in der Nähe der Fertigungseinrichtung 100 mehrere Sensoren 11 bis 13 vorgesehen. Die hier dargestellte Anzahl von drei Sensoren dient lediglich als Anschauungsbeispiel und stellt dabei keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Vielmehr sind grundsätzlich auch zwei oder mehr als drei Sensoren 11 bis 13 möglich. Die Sensoren 11 bis 13 können dabei einen oder mehrere physikalische Parameter während der Fertigung des dreidimensionalen Werkstücks erfassen. Die hier dargestellte Anzahl von drei Sensoren 11 bis 13 dient dabei lediglich als Beispiel zur Erläuterung des Grundprinzips. Darüber hinaus sind selbstständig auch eine beliebige andere Anzahl, beispielsweise zwei, vier, fünf oder mehr Sensoren möglich.How to continue in 1 can be seen are on the manufacturing facility 100 or near the manufacturing facility 100 multiple sensors 11 to 13th intended. The number of three sensors shown here serves only as an illustrative example and does not represent a limitation of the present invention. Rather, there are basically two or more than three sensors 11 to 13th possible. The sensors 11 to 13th can detect one or more physical parameters during the production of the three-dimensional workpiece. The number of three sensors shown here 11 to 13th serves only as an example to explain the basic principle. In addition, any other number, for example two, four, five or more sensors, is also possible independently.

Bei den Sensoren 11 bis 13 kann es sich beispielsweise um optische Sensoren handeln. Zum Beispiel kann mittels einer oder mehrerer Kameras 11 ein optisches Bild erfasst werden. Die Kamera 11 kann dabei beispielsweise Licht im sichtbaren Wellenbereich oder aber auch im unsichtbaren Wellenbereich, zum Beispiel im infraroten oder ultravioletten Wellenlängenbereich erfassen. Beispielsweise kann eine Kamera 11 den kompletten Fertigungsbereich des Fertigungssystems 100 erfassen. Es ist jedoch auch möglich, eine Kamera 11 nur auf einen Teilbereich zu fokussieren. Insbesondere kann die Kamera 11 beispielsweise jeweils nur einen Teilbereich erfassen, in dem aktuell ein generativer Aufbau des herzustellenden Werkstücks erfolgt. Zum Beispiel kann der Erfassungsbereich der Kamera 11 analog zu der Bewegung eines Extruders oder eines Laserstrahls bewegt werden.With the sensors 11 to 13th it can be, for example, optical sensors. For example, by means of one or more cameras 11 an optical image can be captured. The camera 11 can for example detect light in the visible wave range or also in the invisible wave range, for example in the infrared or ultraviolet wavelength range. For example, a camera 11 the complete manufacturing area of the manufacturing system 100 capture. However, it is also possible to have a camera 11 to focus only on a sub-area. In particular, the camera 11 for example, only capture a partial area in which a generative build-up of the workpiece to be manufactured is currently taking place. For example, the detection range of the camera 11 can be moved analogously to the movement of an extruder or a laser beam.

Die Kamera 11 kann dabei die Bilder mit einer fest vorgegebenen Bildrate, beispielsweise 25 Frames per Second (fps), 50 fps oder 100 fps erfassen. Selbstverständlich sind auch höhere oder niedrigere Bildraten möglich. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Erfassungsrate der Kamera in Abhängigkeit von dem aktuellen Fertigungsprozess dynamisch angepasst wird. Hierzu kann zum Beispiel eine beliebige Anpassung der Bilderfassung, wie zum Beispiel ein Event-Base-Vision-Verfahren, eingesetzt werden.The camera 11 can capture the images with a fixed frame rate, for example 25 frames per second (fps), 50 fps or 100 fps. Of course, higher or lower frame rates are also possible. In addition, it is also possible for the capture rate of the camera to be dynamically adapted as a function of the current production process. For this purpose, any adaptation of the image acquisition, such as an event base vision method, can be used, for example.

Darüber hinaus können die Sensoren 11 bis 13 auch beliebige weitere physikalische Parameter während des Fertigungsprozesses erfassen. Beispielsweise können ein oder mehrere Temperatursensoren implementiert werden, die die Temperatur an einer vorbestimmten Position oder einem vorbestimmten Bereich erfassen. Zum Beispiel kann eine Temperaturerfassung mittels eines Pyrometers, einer Fotodiode, einem Bauelement mit einer temperaturabhängigen Leitfähigkeit einer Wärmebildkamera oder ähnlichem erfasst werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Temperatur an einer Position erfasst werden, an der aktuell ein generativer Prozess zum Materialaufbau an dem zu bildenden Werkstück erfolgt. Weiterhin kann die Temperatur an einem Druckkopf oder an einer beliebigen Position innerhalb des Bauraums der Fertigungsvorrichtung 100 erfasst werden.In addition, the sensors 11 to 13th also record any other physical parameters during the manufacturing process. For example, one or more temperature sensors can be implemented that detect the temperature at a predetermined position or a predetermined area. For example, a temperature can be detected by means of a pyrometer, a photodiode, a component with a temperature-dependent conductivity of a thermal imaging camera or the like. In this way, for example, the temperature can be recorded at a position at which a generative process for material build-up is currently taking place on the workpiece to be formed. Furthermore, the temperature at a print head or at any position within the installation space of the manufacturing device 100 are recorded.

Darüber hinaus können die Sensoren 11 bis 13 zum Beispiel auch akustische Signale erfassen. Hierzu kann zum Beispiel ein Mikrofon an einer beliebigen vorbestimmten Position in Bezug auf die Fertigungsvorrichtung 100 vorgesehen sein. Auf diese Weise können zum Beispiel charakteristische Geräusche erfasst werden, wie sie während des Fertigungsprozesses auftreten. Darüber hinaus kann zum Beispiel auch ein Körperschallsensor 13 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann ein solcher Körperschallsensor 13 an einer Substratplatte angeordnet werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel Körperschall detektiert werden, welcher während einer Rissbildung oder ähnlichem auftreten kann.In addition, the sensors 11 to 13th for example also record acoustic signals. For this purpose, for example, a microphone can be in any predetermined position in relation to the manufacturing device 100 be provided. In this way, for example, characteristic noises can be recorded as they occur during the manufacturing process. A structure-borne sound sensor can also be used, for example 13th be provided. For example, such a structure-borne sound sensor 13th be arranged on a substrate plate. In this way, for example, structure-borne noise can be detected, which can occur during crack formation or the like.

Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Sensoren, wie zum Beispiel Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, Sensoren für eine Luftfeuchtigkeit etc. möglich. Auf diese Weise können insbesondere auch Umgebungsparameter während des Druckvorgangs erfasst werden, die gegebenenfalls einen Einfluss auf das Resultat des Fertigungsprozesses haben.In addition, any other sensors, such as pressure sensors, acceleration sensors, sensors for air humidity, etc., are also possible. In this way, in particular, environmental parameters can also be recorded during the printing process, which may have an influence on the result of the production process.

Durch die Anordnung mehrerer akustischer Sensoren, wie zum Beispiel Mikrofone an unterschiedlichen vorbestimmten Positionen, kann insbesondere gegebenenfalls auch eine Triangulation möglich sein, um eine genaue räumliche Position eines akustischen Ereignisses zu detektieren.By arranging a plurality of acoustic sensors, such as, for example, microphones, at different predetermined positions, triangulation may also be possible, in particular, in order to detect an exact spatial position of an acoustic event.

Für die Überwachung des Fertigungsprozesses eines generativ zu bildenden Werkstückes sind insbesondere mehrere Sensoren 11 bis 13 vorgesehen, wobei die mehreren Sensoren auf mindestens zwei unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien basieren. Grundsätzlich können die Sensoren jedoch auch auf mehr als zwei unterschiedlichen Messprinzipien, beispielsweise mindestens drei, vier, fünf oder sechs unterschiedlichen Messprinzipien basieren. Zum Beispiel kann mittels einer Kamera 11 ein optisches Bild des Bauraums erfasst werden, während gleichzeitig mittels einem oder mehreren Mikrofonen akustische Signale während des Fertigungsprozesses erfasst werden. Darüber hinaus kann mittels einem oder mehreren Temperatursensoren eine Temperaturerfassung während des Fertigungsprozesses erfolgen. Schließlich kann zum Beispiel mittels eines Körperschallsensors 13 der Körperschall an einem Substrat erfasst werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Kombinationen von Sensoren zur Überwachung des Fertigungsprozesses mittels mehrerer unterschiedlicher physikalischer Messprinzipien möglich.In particular, several sensors are used to monitor the manufacturing process of a workpiece to be generatively formed 11 to 13th provided, wherein the multiple sensors are based on at least two different physical measurement principles. In principle, however, the sensors can also be based on more than two different measuring principles, for example at least three, four, five or six different measuring principles. For example, by means of a camera 11 an optical image of the installation space can be captured, while acoustic signals are captured during the manufacturing process by means of one or more microphones. In addition, one or more temperature sensors can be used to record the temperature during the manufacturing process. Finally, for example, by means of a structure-borne noise sensor 13th the structure-borne noise can be recorded on a substrate. In addition, any other combination of sensors for monitoring the manufacturing process using several different physical measuring principles is of course also possible.

Die Ausgangssignale der Sensoren 11 bis 13 werden einer Verarbeitungseinrichtung 20 zugeführt. Die Verarbeitungseinrichtung 20 erfasst insbesondere die Signale von den einzelnen Sensoren 11 bis 13 zeitsynchron. Mit anderen Worten, Sensorsignale zu einem gemeinsamen Zeitpunkt werden auch in einem entsprechenden zeitlichen Zusammenhang erfasst, gegebenenfalls abgespeichert und weiter verarbeitet. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die einzelnen Sensorsignale der unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien für einen bestimmten Zeitpunkt auch jeweils korrekt miteinander verknüpft werden können.The output signals of the sensors 11 to 13th become a processing facility 20th fed. The processing facility 20th captures in particular the signals from the individual sensors 11 to 13th time synchronous. In other words, sensor signals at a common point in time are also recorded in a corresponding temporal context, possibly stored and further processed. In this way it can be ensured that the individual sensor signals of the different physical measuring principles can also be correctly linked to one another for a specific point in time.

Die Sensordaten von den Sensoren 11 bis 13 können zum Beispiel zunächst zeitsynchron einer Signalverarbeitungseinrichtung 21 bereitgestellt werden. Die Signalverarbeitungseinrichtung 21 kann daraufhin Sensordaten von den unterschiedlichen Sensoren jeweils zeitsynchron zusammenführen. Darüber hinaus kann die Signalverarbeitungseinrichtung 21 beispielsweise auch bereits eine Vorverarbeitung der empfangenen Sensordaten durchführen. Zum Beispiel können die Bilddaten in geeigneter Weise transformiert, gefiltert, expandiert oder komprimiert werden. Akustische Signale können verstärkt, gefiltert oder in beliebiger anderer Weise aufbereitet werden. Spannungs- oder Stromwerte von Sensoren können in geeignete Einheiten zum Beispiel Temperaturen oder ähnliches überführt werden. Darüber hinaus ist auch eine beliebige andere Vorverarbeitung der empfangenen Sensordaten möglich.The sensor data from the sensors 11 to 13th can, for example, initially synchronously with a signal processing device 21 to be provided. The signal processing device 21 can then merge sensor data from the different sensors in a time-synchronized manner. In addition, the signal processing device 21 for example, also carry out preprocessing of the received sensor data. For example, the image data can be transformed, filtered, expanded or compressed in a suitable manner. Acoustic signals can be amplified, filtered or processed in any other way. Voltage or current values from sensors can be converted into suitable units, for example temperatures or the like. Any other preprocessing of the received sensor data is also possible.

Die gegebenenfalls durch die Signalverarbeitungseinrichtung 21 vorverarbeiteten Sensordaten können daraufhin beispielsweise mittels künstlicher Intelligenz oder aber auf einem beliebigen anderen Verfahren ausgewertet werden. Zum Beispiel können die Sensordaten bzw. durch die Signalverarbeitungseinrichtung 21 aufbereiteten Sensordaten einem neuronalen Netzwerk 22 oder einer anderen Einheit zur Auswertung der Daten mittels Machine-Learning oder künstlicher Intelligenz bereitgestellt werden. Das neuronale Netzwerk 22 kann daraufhin die zeitsynchron erfassten und gegebenenfalls aufbereiteten Sensordaten empfangen und entsprechende Ausgabewerte bereitstellen. Insbesondere kann durch die Verarbeitung der Sensordaten mindestens ein fertigungstechnischer Parameter des Fertigungsprozesses ermittelt werden. Grundsätzlich kann es sich hierbei um einen beliebigen geeigneten fertigungstechnischen Parameter handeln, insbesondere einen Parameter, der eine Aussage über das aktuell gefertigte Werkstück liefert. Zum Beispiel kann es sich bei dem fertigungstechnischen Parameter um ein Qualitäts- oder Gütemaß handeln. Zum Beispiel kann der fertigungstechnische Parameter eine Aussage über die maximale Belastbarkeit des aktuell gefertigten Werkstückes liefern, eine Angabe über zu erwartende Toleranzen, gegebenenfalls zu erwartende Fehlerbilder, Schadstellen oder ähnliches. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere fertigungstechnische Parameter, insbesondere Parameter im Zusammenhang mit dem aktuell gefertigten Werkstück möglich. Zum Beispiel kann der fertigungstechnische Parameter eine Klassifizierung des aktuell gefertigten Werkstückes liefern. Beispielsweise kann das Werkstück als gut oder schlecht klassifiziert werden. Darüber hinaus ist auch eine beliebige detailliertere Klassifizierung in unterschiedliche Qualitätsstufen möglich. Auch eine Klassifizierung verschiedener zu erwartender Fehlerbilder, zum Beispiel übermäßige Toleranzen, gegebenenfalls zu erwartende Risse oder Bruchstellen, etc. sind möglich.If necessary, by the signal processing device 21 Pre-processed sensor data can then be evaluated, for example, using artificial intelligence or any other method. For example, the sensor data or by the signal processing device 21 processed sensor data to a neural network 22nd or another unit for evaluating the data using machine learning or artificial intelligence. The neural network 22nd can then receive the synchronously recorded and possibly processed sensor data and provide corresponding output values. In particular, at least one manufacturing parameter of the manufacturing process can be determined by processing the sensor data. In principle, this can be any suitable manufacturing parameter, in particular a parameter that provides information about the currently manufactured workpiece. For example, the technical production parameter can be a measure of quality. For example, the technical manufacturing parameter can provide information about the maximum load capacity of the currently manufactured workpiece, information about expected tolerances, possibly expected error patterns, damaged areas or the like. In addition, any other production-related parameters, in particular parameters in connection with the currently produced workpiece, are of course also possible. For example, the manufacturing parameters can provide a classification of the currently manufactured workpiece. For example, the workpiece can be classified as good or bad. Any more detailed classification into different quality levels is also possible. It is also possible to classify various types of defects to be expected, for example excessive tolerances, possibly to be expected cracks or fractures, etc.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass der fertigungstechnische Parameter im Rahmen einer Qualitätssicherung verwendet werden kann. Beispielsweise können ein oder mehrere fertigungstechnische Parameter ermittelt werden, die in ein individuelles Datenblatt für das aktuell gefertigte Werkstück integriert werden. Weiterhin können die fertigungstechnischen Parameter auch für eine Protokollierung des Fertigungsprozesses über einen längeren Zeitraum verwendet werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Aussage über die Güte des Fertigungssystems, die Haltbarkeit oder gegebenenfalls anzuberaumende Wartungsintervalle bestimmt werden.In addition, it is also possible that the manufacturing parameters can be used in the context of quality assurance. For example, one or more manufacturing parameters can be determined, which are integrated into an individual data sheet for the currently manufactured workpiece. Furthermore, the manufacturing parameters can also be used to log the manufacturing process over a longer period of time. In this way, for example, a statement can be made about the quality of the production system, the durability or, if necessary, maintenance intervals to be scheduled.

Der oder die fertigungstechnischen Parameter können dabei mittels beliebiger Verfahren ermittelt werden. Insbesondere können die fertigungstechnischen Parameter beispielsweise mittels künstlicher Intelligenz zum Beispiel mittels eines neuronalen Netzwerks oder ähnlichem ermittelt werden. Hierbei können zum Beispiel für jedes zu fertigende Werkstück individuelle Trainingsdaten oder Parametrisierungen für das neuronale Netzwerk bereitgestellt werden. Zum Beispiel können für unterschiedliche zu fertigende Werkstücke auch unterschiedliche Parametrisierungen des neuronalen Netzwerkes verwendet werden. Die Parametrisierungen können insbesondere auch im Zusammenhang mit den Einstellungen des Fertigungssystems angepasst werden.The manufacturing parameter (s) can be determined using any desired method. In particular, the manufacturing parameters can be determined for example by means of artificial intelligence, for example by means of a neural network or the like. Here, for example, individual training data or parameterizations for the neural network can be provided for each workpiece to be manufactured. For example, different parameterizations of the neural network can also be used for different workpieces to be manufactured. The parameterizations can in particular also be adapted in connection with the settings of the manufacturing system.

Weiterhin kann die Überwachungsvorrichtung für den Fertigungsprozess eine Steuerungseinrichtung 23 umfassen. Die Steuerungseinrichtung 23 kann beispielsweise einen oder mehrere der ermittelten fertigungstechnischen Parameter empfangen. Basierend auf den empfangenen fertigungstechnischen Parametern, beispielsweise eine Information über ein zu erwartendes Defekt oder ähnliches, kann daraufhin der Fertigungsprozess für das Werkstück dynamisch angepasst werden. Beispielsweise kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit für das Erstellen des Werkstücks erhöht oder erniedrigt werden, die Temperatur eines Extruders kann angepasst werden, die Leistung eines Laserstrahls kann angepasst werden oder beliebige andere Fertigungsparameter des Fertigungsprozesses können angepasst werden.Furthermore, the monitoring device for the manufacturing process can be a control device 23 include. The control device 23 can for example receive one or more of the manufacturing parameters determined. Based on the received manufacturing parameters, for example information about an expected defect or the like, the manufacturing process for the workpiece can then be dynamically adapted. For example, the processing speed for creating the workpiece can be increased or decreased, the temperature of an extruder can be adjusted, the power of a laser beam can be adjusted or any other production parameters of the production process can be adjusted.

Gegebenenfalls kann der Fertigungsprozess für ein Werkstück auch vorzeitig beendet werden. Wird beispielsweise festgestellt, dass während des Fertigungsprozesses ein Fehlerbild auftritt, das eine ausreichende Qualität des Werkstücks nicht mehr gewährleistet werden kann, so kann der Fertigungsprozess sofort beendet werden. Auf diese Weise kann die Zeit bis zur vollständigen Fertigung und einer anschließenden externen Qualitätsüberprüfung eingespart werden. Gegebenenfalls können daraufhin weitere Maßnahmen ergriffen werden, um bei der Fertigung des nächsten Werkstücks die aktuell aufgetretenen Fehler zu vermeiden. Beispielsweise können hierzu gegebenenfalls automatisch die Fertigungsparameter für die Herstellung des nächsten Werkstückes angepasst werden.If necessary, the manufacturing process for a workpiece can also be ended prematurely. If, for example, it is determined that an error pattern occurs during the production process which can no longer guarantee a sufficient quality of the workpiece, the production process can be ended immediately. In this way, the time until complete production and a subsequent external quality check can be saved. If necessary, you can then Further measures can be taken to avoid the errors currently occurring during the production of the next workpiece. For example, the production parameters for the production of the next workpiece can be automatically adjusted for this purpose.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Überwachung eines generativ dreidimensionalen Fertigungsprozesses, wie zum Beispiel einem 3D-Druck, zugrunde liegt. In Schritt S1 werden Sensordaten von mehreren Sensoren erfasst. Die Sensordaten werden insbesondere zeitsynchron erfasst, das heißt Sensordaten von mehreren Sensoren, welche zum selben Zeitpunkt erfasst werden, werden auch in einen entsprechenden zeitlichen Zusammenhang gesetzt. Die Sensordaten betreffen dabei insbesondere sensorisch erfasste Daten eines Fertigungsprozesses für einen generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess. Die Sensordaten werden dabei insbesondere von Sensoren erfasst, welche unterschiedliche physikalische Messprinzipien verwenden. 2 shows a schematic representation of a flow chart as a method for monitoring a generative three-dimensional manufacturing process, such as a 3D printing, is based. In step S1 sensor data are recorded by several sensors. In particular, the sensor data are recorded synchronously, that is to say sensor data from several sensors which are recorded at the same point in time are also placed in a corresponding temporal context. The sensor data relate in particular to sensor-recorded data of a manufacturing process for a generative three-dimensional manufacturing process. The sensor data are recorded in particular by sensors which use different physical measuring principles.

In Schritt S2 werden auf Grundlage der zeitsynchron erfassten Sensordaten ein oder mehrere fertigungstechnische Parameter des Fertigungsprozesses ermittelt. Hierzu kann der Schritt S2 zum Beispiel einen Unterschritt S21 umfassen, in welchem eine Vorverarbeitung der erfassten Sensordaten erfolgt. Weiterhin kann in einem Unterschritt S22 die Auswertung der vorverarbeiteten Sensordaten erfolgen. Zum Beispiel können die Sensordaten mittels künstlicher Intelligenz, zum Beispiel mittels eines neuronalen Netzwerkes, verarbeitet werden.In step S2 one or more production-related parameters of the production process are determined on the basis of the time-synchronously recorded sensor data. To do this, step S2 for example a sub-step S21 include, in which a preprocessing of the recorded sensor data takes place. Furthermore, in a substep S22 the preprocessed sensor data are evaluated. For example, the sensor data can be processed using artificial intelligence, for example using a neural network.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Überwachung eines generativen dreidimensionalen Fertigungsprozesses, wie zum Beispiel einem 3D-Druck. Es werden Sensordaten von verschiedenen unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien zeitsynchron erfasst und ausgewertet. Auf diese Weise können ein oder mehrere fertigungstechnische Parameter ermittelt werden, die zur Qualitätsüberwachung des Fertigungsprozesses eingesetzt werden können.In summary, the present invention relates to the monitoring of a generative three-dimensional manufacturing process, such as, for example, a 3D printing. Sensor data from various different physical measuring principles are recorded and evaluated in a time-synchronized manner. In this way, one or more production-related parameters can be determined that can be used to monitor the quality of the production process.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2017/108071 A1 [0003]WO 2017/108071 A1 [0003]

Claims

Überwachungsvorrichtung für einen generativen dreidimensionalen Fertigungsprozess, mit: mehreren Sensoren (11-13), die dazu ausgelegt sind, Sensordaten eines Ablaufs des Fertigungsprozesses bereitzustellen, wobei die mehreren Sensoren (11) dazu ausgelegt sind, den Fertigungsprozess durch mindestens zwei unterschiedliche physikalische Messprinzipien zu erfassen; und einer Verarbeitungseinrichtung (20), die dazu ausgelegt ist, die Sensordaten von den mehreren Sensoren (11-13) zeitsynchron zu empfangen und unter Verwendung der zeitsynchron empfangenen Sensordaten mindestens einen fertigungstechnischen Parameter des Fertigungsprozesses zu ermitteln.Monitoring device for a generative three-dimensional manufacturing process, with: a plurality of sensors (11-13) which are designed to provide sensor data of a sequence of the manufacturing process, the plurality of sensors (11) being designed to detect the manufacturing process using at least two different physical measuring principles; and a processing device (20) which is designed to receive the sensor data from the plurality of sensors (11-13) synchronously and to determine at least one manufacturing parameter of the manufacturing process using the synchronously received sensor data.

Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinrichtung (20) ein neuronales Netzwerk (22) oder eine Einheit zur Auswertung der Sensordaten mittels künstlicher Intelligenz/Machine-Learning umfasst, das dazu ausgelegt ist, den fertigungstechnischen Parameter zu ermitteln.Monitoring device according to Claim 1 wherein the processing device (20) comprises a neural network (22) or a unit for evaluating the sensor data by means of artificial intelligence / machine learning, which is designed to determine the manufacturing parameters.

Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verarbeitungseinrichtung (20) eine Signalverarbeitungseinrichtung (21) umfasst, die dazu ausgelegt ist, die zeitsynchron empfangenen Sensordaten aufzubereiten und die aufbereiteten Sensordaten dem neuronalen Netzwerk (22) bereitzustellen.Monitoring device according to Claim 2 wherein the processing device (20) comprises a signal processing device (21) which is designed to process the time-synchronously received sensor data and to provide the processed sensor data to the neural network (22).

Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Steuereinrichtung (23), die dazu ausgelegt ist, den mindesten einen fertigungstechnischen Parameter zu empfangen und eine Steueranweisung für den Fertigungsprozess unter Verwendung des empfangenen fertigungstechnischen Parameters auszugeben.Monitoring device according to one of the Claims 1 to 3 , with a control device (23) which is designed to receive the at least one production-related parameter and to output a control instruction for the production process using the received production-related parameter.

Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steueranweisung einen Prozessparameter für die Steuerung des Fertigungsprozesses oder einen Abbruchbefehl zum Stoppen des Fertigungsprozesses umfasst.Monitoring device according to Claim 4 , wherein the control instruction comprises a process parameter for controlling the manufacturing process or an abort command for stopping the manufacturing process.

Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mindestens eine Prozessparameter ein Qualitätsmaß für ein durch den Fertigungsprozess generiertes Werkstück umfasst.Monitoring device according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the at least one process parameter comprises a quality measure for a workpiece generated by the manufacturing process.

Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Qualitätsmaß eine Klassifizierung des generierten Werkstücks umfasst.Monitoring device according to Claim 6 , wherein the quality measure comprises a classification of the generated workpiece.

Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sensoren (11-13) eine Kamera, ein Mikrofon, einen Körperschallsensor einen Temperatursensor, ein Drucksensor und/oder einen Röntgendetektor umfassen.Monitoring device according to one of the Claims 1 to 7th , wherein the sensors (11-13) comprise a camera, a microphone, a structure-borne sound sensor, a temperature sensor, a pressure sensor and / or an X-ray detector.

Verfahren zur Überwachung eines generativen dreidimensionalen Fertigungsprozesses, insbesondere mittels einer Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten: zeitsynchrones Erfassen (S1) von mehreren Sensordaten eines Ablaufs des Fertigungsprozesses mittels mindestens zwei unterschiedlicher physikalischer Messprinzipien; und Ermitteln (S2) mindestens eines fertigungstechnischen Parameters des Fertigungsprozesses unter Verwendung der zeitsynchron erfassten Sensordaten.Method for monitoring a generative three-dimensional manufacturing process, in particular by means of a monitoring device according to one of the Claims 1 to 8th , with the steps: time-synchronous acquisition (S1) of a plurality of sensor data of a sequence of the manufacturing process by means of at least two different physical measuring principles; and determining (S2) at least one production-related parameter of the production process using the time-synchronously recorded sensor data.