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Start-Up des Monats: Inkbit kombiniert Künstliche Intelligenz und Machine Vision zur Optimierung des 3D-Drucks

Auf 14. Oktober 2019 von Lukas Johannes B. veröffentlicht
inkbit

Das Start-Up des Monats September ist Inkbit, ein in den Vereinigten Staaten gegründetes Unternehmen, das den 3D-Druck mit neuen Technologien weiter optimieren möchte. Dazu nutzen Sie die oft in Rede stehende Künstliche Intelligenz in Kombination mit Machine Vision. Das Ziel ist es den 3D-Druck während des Druckprozesses, aber auch langfristig gesehen effizienter zu gestalten. Wir haben bereits einige Anwendungen, die die Additive Fertigung und KI kombinieren gesehen, so wie den Roboterhund Astro beispielsweise. Auch diese Technologie ist sehr vielversprechend wir hatten die Möglichkeit den CEO von Inkbit Davide Marini zu sprechen. Erfahren Sie mehr in diesem Interview:

3DN: Können Sie sich vorstellen und uns sagen, wie die Idee zur Gründung von Inkbit entstanden ist?

Inkbit Mitbegründer Davide Marini

Mein Name ist Davide Marini und ich bin Mitbegründer und CEO von Inkbit. Ich komme ursprünglich aus Italien und kam in die Vereinigten Staaten, um im Bereich Maschinenbau zu promovieren. Ich entdeckte meine Berufung zum Unternehmertum, nachdem ich mehrere Jahre lang als Wissenschaftler am Children’s Hospital Boston gearbeitet hatte, woraufhin ich eine Firma namens Firefly BioWorks im Bereich Life Sciences mitbegründete. Interessanterweise basierte die Firefly-Technologie auf strahlendem UV-Licht durch eine Maske, um Monomere in einem mikrofluidischen Kanal zu polymerisieren um so individuell kodierte und biofunktionale Mikropartikel zu erhalten. Es handelte sich im Wesentlichen um mikroskaliges 3D-Drucken, auch wenn ich es damals noch nicht als solches angesehen habe.

Nachdem Firefly verkauft wurde, betrachtete ich eine Reihe von spannenden Technologien, die in verschiedenen akademischen Labors entwickelt wurden – auf der Suche nach meinem nächsten Abenteuer. Ich traf die Erfinder der Inkbit-Technologie bei einer Veranstaltung des MIT Desphande Center for Technological Innovation, wo sie ihren Prototyp-Drucker ausstellten. Das Team war am MIT Computer Science and Artificial Intelligence Lab (CSAIL) angesiedelt und wurde von Prof. Wojciech Matusik geleitet, einem Pionier auf dem neuen Gebiet der computergestützten Fertigung. Ich wusste damals noch sehr wenig über den 3D-Druck, aber was mich sofort in Javier Ramos‘ Beschreibung der Technologie beeindruckte, war die Eleganz der Idee. Es erschien mir selbstverständlich, dass ein 3D-Drucker während des Druckens in Echtzeit reagieren und sich selbst korrigieren kann. Die Visitenkarte, die ich Javier übergab, trug ein Zitat, das er von einer Nonne aus dem 16. Jahrhundert erkannte, was ich als Zeichen dafür nahm, dass ich in die richtige Richtung schaute. In den folgenden Monaten trafen sich die Erfinder und ich oft, und allmählich wurde mir das enorme Potenzial dieser einfachen Idee bewusst. Die Erfinder luden mich schließlich ein, die Vermarktung ihrer Technologie zu leiten. Wir haben unseren Betrieb im Sommer 2017 aufgenommen, und wir haben das Unternehmen Inkbit benannt, um die Vision der Kombination von physischen Farben und digitalen Bits zu unterstreichen.

Dieses weiche und gitterartige 3D-gedruckte Objekt wurde hergestellt mit der Technologie von Inkbit

Heute verwenden Ingenieure routinemäßig Multi-Material-Inkjet-3D-Drucker, um Prototypen herzustellen, aber sie können aufgrund der begrenzten Materialauswahl keine nützlichen Endteile mit der Technologie herstellen. Viele gummiartige Materialien wie Silikon und Hochtemperaturmaterialien wie Epoxidharz sind aufgrund ungleichmäßiger Verteilung, Schrumpfung, Verformung und Druckerausfällen wie Verstopfung schlecht für das 3D-Drucken geeignet. Bei Inkbit statten wir 3D-Drucker mit Augen und Ohren aus, um diese Herausforderungen anzugehen. Unsere Maschine ist die erste, die die Eigenschaften eines bestimmten Materials erlernen und sein Verhalten vorhersagen kann.

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Der 3D-Drucker von Inkbit

3DN: Können Sie uns erklären, wie die Technologie des 3D-Drucks mit Machine Vision und KI funktioniert und welche Vorteile sie im Vergleich zu anderen Technologien hat?

Unser additives Fertigungssystem ist das erste, das Machine Vision und Künstliche Intelligenz (KI) einsetzt, um eine Multimaterial-Jetting-Plattform mit der Geschwindigkeit, Präzision und den Materialien bereitzustellen, die von den anspruchsvollsten industriellen Anwendungen benötigt werden. Der Schlüssel zu unserem Prozess ist der Wegfall der mechanischen Abflachung jeder Schicht, wie sie bei heutigen Inkjet-Druckern üblich ist. Die mechanische Abflachung birgt einige entscheidende Nachteile: Sie schränkt die Art der zu bedruckenden Materialien ein, wirkt sich negativ auf die Prozessgenauigkeit und Präzision aus und verschwendet etwa 30% aller Druckerzeugnisse. Anstatt jede Schicht physikalisch zu glätten, erzeugt ein ausgeklügeltes 3D-Scansystem in unserer Maschine nach der Deposition eine topografische Karte jeder Schicht. Jede Abweichung von der erwarteten Geometrie wird durch eine Neuzuordnung der nachfolgenden Schichten korrigiert. Diese Daten werden auch verwendet, um einen maschinellen Lernalgorithmus zu trainieren, der es unserem Drucker ermöglicht, die Eigenschaften jedes Materials zu erlernen und sein Verhalten zu antizipieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Teile jederzeit schnell und präzise gebaut werden. Das Scannen jeder Schicht ermöglicht es uns auch, eine vollständige 3D-Rekonstruktion jedes Teils beim Drucken zu erstellen, die eine vollständige digitale Aufzeichnung jedes Drucks liefert und eine 100%ige Qualitätskontrolle jedes Teils gewährleistet.

Wir haben uns für das Material-Jetting Verfahren für unsere Plattform entschieden, weil es sich als multimedial, skalierbar, modular und bereits im industriellen Maßstab in den Bereichen Grafik, Keramik und Textil bewährt hat. Unser adaptiver, kontaktloser Druck ermöglicht auch den Einsatz neuer Materialien, die den hohen Leistungsanforderungen gerecht werden. So können wir beispielsweise Materialien für die unterschiedlichsten Kundenanforderungen entwickeln, von Elastomeren mit einer Dehnung von über 800% bis hin zu starken Harzen, die bis zu 170°C aushalten. Unser Multi-Material-3D-Drucker kann zuverlässig präzise, hochpräzise Endteile in Serie herstellen.

3D-gedrucktes Teil sowie 3D-Rekonstruktion mit der Technologie von Inkbit

3DN: Wie integrieren Sie Ihre Technologie in einen 3D-Drucker und könnten andere Unternehmen von dem, was Sie entwickelt haben, profitieren?

Wir haben lange Zeit daran gearbeitet, einen hochmodernen, proprietären optischen Kohärenztomographen (OCT) als das wichtigste Visionssystem unserer Technologie zu entwickeln. Es verwendet Licht mit einer langen Wellenlänge, um durch die Oberfläche von Materialien zu sehen und jede Schicht eines Teils auf Voxelebene zu scannen, mit Echtzeit-Rückkopplungssteuerung. Dieses System fungiert als „Auge“ unseres Druckers und ermöglicht Korrekturen in Echtzeit und ist die Grundlage für den Aufbau einer zusätzlichen Schicht künstlicher Intelligenz, dem „Gehirn“ des Druckers, die es der Maschine ermöglicht, das Verhalten anspruchsvoller Materialien zu antizipieren.
Grundsätzlich ist es möglich, unser System auf andere Architekturen zu übertragen. Wir haben auch großes Interesse von Herstellern von 3D-Metalldruckern erhalten, unser System in ihren Maschinen einzusetzen. Die Integration unseres Systems in einen Drucker erfordert jedoch den Zugriff auf den gesamten Software-Stapel, der die Maschine steuert, sowie ein signifikantes Umschreiben. Es handelt sich nicht um eine einfache Plug-and-Play-Komponente was diese Integration etwas erschwert.

3DN: Wer sind derzeit Ihre Hauptkunden und auf welche Branche konzentrieren Sie sich?

Inkbit hat begonnen, mit weltweit führenden Kunden wie Johnson & Johnson über unser Early-Access-Programm zusammenzuarbeiten, um eine erste Reihe von Anwendungen im medizinischen Bereich zu entwickeln. Aufgrund meines Hintergrundes sind wir auch sehr an Life Sciences sowie an Robotik und Prothetikanwendungen interessiert.

Harte und weiche Bereiche im gleichen 3D-gedruckten Teil

Welche Bedeutung haben Ihrer Meinung nach KI und maschinelles Lernen in der additiven Fertigung?

Der Einsatz von Machine Vision ist in der traditionellen Fertigung bereits weit verbreitet. Ich glaube, dass dies auch ein wesentlicher Aspekt der additiven Fertigung werden wird. Besonders begeistert mich auch der Einsatz von KI in der Fertigung, da einige der beteiligten Prozesse, wie z.B. der multimaterielle 3D-Druck, durch die Simulation schnell unlösbar werden können. Zusammengenommen werden Machine Vision und KI es ermöglichen, dass der 3D-Druck nicht nur für das Prototyping, sondern auch für die Produktion weitgehend eingesetzt werden kann.

Was sind die Zukunftspläne von Inkbit?

Wir werden in naher Zukunft einige spannende Neuigkeiten zu berichten haben. Bleiben Sie gespannt!

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