Qualitätskontrolle beim 3D Druck mit Machine-Learning Verfahren

Der 3D Druck entwickelt sich stetig. Es kommen neue Farben und Materialien ins Spiel. 3D Drucker der Oberklasse liefern oft ein gleichbleibendes Ergebnis, aber eine Qualitätsüberwachung gibt es bisher auch da nicht. Zwei Wissenschaftler von der Kansas State University (USA) haben hier ein Verfahren entwickelt, was uns allen helfen könnte.

Dr. Shing Chang und Ugandar Delli sind Wissenschaftler an der besagten Universität. Sie haben nun im renommierten Wissenschaftsblatt Elsevier ihre Forschungsergebnisse präsentiert. Mithilfe einer Kamera, Machine-Learning Technologien und Bildverarbeitungsprozessen ist es ihnen gelungen, die Qualität eines 3D Drucks live während des Drucks zu bewerten.

Einsatz eines handelsüblichen 3D Druckers

Hierbei verwendeten sie einen in den USA bekannteren 3D Drucker (LulzBot Mini), wodurch theoretisch das Verfahren auch bei unseren eigenen Druckern angewendet werden könnte. Um die Qualität des Druckobjekts zu bewerten wird der Druckvorgang kurzzeitig pausiert. Die Kamera zeigt von oben auf das Druckobjekt und der Qualitätscheck wird gestartet.

Versuchsaufbau (Quelle: Kansas State University, Delli/Chang)
Versuchsaufbau (Quelle: Kansas State University, Delli/Chang)

3 Schritte zur Überprüfung der Qualität

  1. Anhand der Geometrie des Druckobjekts werden Prüfpunkte auf dem Objekt identifiziert
  2. Es werden Fotos von diesen Prüfpunkten geschossen
  3. Durchführung des Bildverarbeitungsprozesses und anschließende Analyse. Das Machine Learning Verfahren Support Vector Machine (SVM) kommt hierbei zum Einsatz. Es gliedert das Objekt entweder in „gut“ oder „beschädigt“ ein.

Es wurden Druckobjekte in PLA und ABS gedruckt, um das Verfahren zu testen. Es kann geometrische, strukturelle und auch einfache Probleme wie einen plötzlich abgebrochenen Druckvorgang erkennen.

Foto von einem der Prüfpunkte (Quelle: Kansas State University, Delli/Chang)
Foto von einem der Prüfpunkte (Quelle: Kansas State University, Delli/Chang)

threedoms Meinung

Oben bin ich bereits darauf eingegangen, dass das System den Druckvorgang immer pausieren muss, um bewertet zu werden. Darüber hinaus wird nur eine Kamera eingesetzt, wodurch sich noch keine Aussagen über die Qualität der Seiten eines Druckobjektes herleiten lassen. Der erste Schritt ist aber getan und der Einsatz von mehreren Kameras sollte auch in der nahen Zukunft möglich sein, wobei die hierdurch steigende Komplexität erst einmal bewältigt werden muss.