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#Startup3D: Exponential Technologies (xT) optimiert Produktionsprozesse mit KI

Am 2. Dezember 2021 von Regina P. veröffentlicht

Die Festlegung der richtigen Druckerparameter ist ein wichtiger Bestandteil der additiven Fertigung. Neue Lösungen zur Optimierung dieser Parameter erleben derzeit einen regelrechten Innovationsschub. Denn wenn Unternehmen ihre Produktion skalieren und weitere Drucker anschaffen wollen, muss zunächst abgewägt werden, wie viel Zeit und Kosten für die Integrierung der Druckerparameter aufgewendet werden kann. Denn die Parameter können sich bereits bei kleinsten Details ändern, z. B. durch die Seriennummer eines Druckermodells. Genau dieser Herausforderung stellt sich das Start-up-Unternehmen Exponential Technologies (xT) mit großem Erfolg, indem es eine Plattform für künstliche Intelligenz (KI) und ein Forschungsmanagementsystem anbietet, mit denen Unternehmen Prozesse und Maschinenparameter sowie die Materialzusammensetzung optimieren können. Exponential Technologies (xT) wurde 2019 von Pavel Cacivkin, Matthias Kaiser und Girts Smelters gegründet, um die von Pavel Cacivkin entwickelten KI/ML-Algorithmen auf den Markt zu bringen. Seitdem erhält das Startup einiges an Aufmerksamkeit, unter anderem wurde das junge Unternehmen zum Gewinner der Formnext Startup Challenge 2019 gekürt und sicherte sich ein Pre-Seed-Investment des Berliner Risikokapitalfonds APX, mit welchem das Startup seine Präsenz in Deutschland ausbaut. Wir haben mit Matthias Kaiser, CEO von xT, gesprochen, um mehr über den Einsatz von KI und Machine Learning zur Optimierung der Produktionsprozesse für AM-Kunden in Erfahrung zu bringen.

3DN: Können Sie sich selbst und Ihre Verbindung zum 3D-Druck kurz vorstellen?

Exponential Technologies hat es sich zum Ziel gesetzt, die additiven Fertigung (AM) als industrielle Fertigungsmethode für die Masse voranzutreiben. Die Integration des 3D-Drucks in einen bestehenden Produktionsprozess kann sehr ressourcenintensiv sein und Jahre in Anspruch nehmen. Die Nutzung der Maschinen und Softwarelösungen erfordern ein hohes Maß an Fachwissen, wenn optimale Endergebnisse erzielt werden sollen. Daher stellt die additive Fertigung häufig nur eine Option für Innovatoren und Early Adopter dar. Um einen Massenmarkt zu erreichen, muss die Anwendung von AM-Prozessen einfacher und intuitiver werden, so dass auch Anwender mit begrenzter Erfahrung gute Ergebnisse bei ihren gedruckten Endteilen erzielen können. Eine große Herausforderung sind die Druckerparameter. Standard-Druckerparameter, jene die von den Maschinenherstellern vorgegeben werden, sind für die Prozesse des Endanwenders oft nicht ausreichend und erfordern Anpassungen. Die Entwicklung individueller Druckerparameter ist jedoch kostspielig und zeitaufwändig.

Das Team von Exponential Technologies (xT) bei der Feier des 2-jährigen Bestehens des Unternehmens (Bild: xT)

3DN: Was sind die Vorteile des Einsatzes von KI und maschinellem Lernen in der additiven Fertigung? Gibt es auch Herausforderungen?

Unsere xT AMi-Plattform ermöglicht die schnelle und einfache Entwicklung und Optimierung von Druckerparametern und sammelt Informationen über die Anwendungen, Maschinen, Prozesse und Materialien. Zudem kombinieren wir verschiedene KI- und Machine-Learning-Algorithmen mit bereits vorhandenen Daten und Materialwissenschaften. In einem ersten Schritt ermöglicht dies dem Benutzer die Entwicklung und Optimierung von Druckerparametern mit weniger Praxistests. Unser Ziel ist es jedoch, „beim ersten Mal richtig“ zu liegen, was bedeutet, dass keine echten Experimente mehr nötig sind. Dieses Ziel erfordert jedoch eine viel größere Datenmengen als derzeit verfügbar ist. Auch hier haben wir klare Pläne, wie wir die gemeinsame Nutzung von Daten durch verschiedene Interessengruppen wie Endnutzer, Maschinen- und Materialhersteller, Forschungseinrichtungen ermöglichen können.

3DN: Mit welchem 3D-Druckverfahren arbeiten Sie am häufigsten? Gibt es 3D-Technologien, die sich nicht gut mit KI und/oder maschinellem Lernen kombinieren lassen?

Da unser CTO Pavel Cacivkin Erfahrungen mit der Laserbearbeitung hat, war unser erster Berührungspunkt die Laser-Pulverbett-Fusion (LPBF). In den letzten drei Jahren haben wir jedoch viele Projekte mit anderen AM-Technologien wie FFF, SLA, WAAM und anderen Technologien durchgeführt. Da wir ein Produkt mit einer bestimmten Anwendung planen und sich die Arbeitsabläufe für die Parameterentwicklung und auch die Datensätze zwischen den verschiedenen Technologien erheblich unterscheiden, haben wir beschlossen, zunächst eine Lösung für das Pulverbettfusionsverfahren zu entwickeln und den Fokus dann auf andere AM-Technologien auszuweiten. Die von uns verwendeten Algorithmen, digitalen Arbeitsabläufe und das Datenmanagement sind jedoch nicht spezifisch für LPBF, sondern allgemein anwendbar. Das bedeutet, dass wir zu einem späteren Zeitpunkt dieselbe Struktur verwenden werden, um Daten aus anderen AM-Verfahren in unsere Plattform aufzunehmen.

Die Partnerschaft von Exponential Technologies (xT) mit dem Unternehmen Aubert & Duval, das sich auf Hochleistungswerkstoffe spezialisiert hat, wird die Hürden für den Einsatz von AM-Technologien in großem Maßstab verringern (Bild: xT)

3DN: Wie steuert Ihre Software die Interaktion zwischen Drucker und Material in additiven Fertigungsprozessen?

Im Gegensatz zu anderen Lösungen auf dem Markt verwendet unsere Software keine physikbasierten Interaktionsmodelle für die Maschine-Material-Interaktion. Wir verwenden sogenannte aktive Lernalgorithmen. Diese Algorithmen nutzen vorhandene Daten und Kenntnisse als Ausgangspunkt, um die Regeln zu erforschen, die die Interaktionen zwischen Maschine und Material bestimmen. Unsere Lösung bietet den Vorteil, dass sie nicht von idealen Interaktionen und Bedingungen ausgeht, die es in einer Produktionsumgebung nicht gibt. Dies macht xT AMi widerstandsfähig gegenüber Umwelteinflüssen, Schwankungen innerhalb der Maschinen, Messfehlern und vielen anderen Einflüssen und ermöglicht es uns, digitale Zwillinge der Maschinen zu erstellen, die uns im Gegenzug beispielsweise die Übersetzung von Maschinenparametern zwischen verschiedenen Druckern ermöglicht.

3DN: Was sind einige der zukünftigen Projekte von Exponential Technologies?

Wir befinden uns derzeit in einer exponentiellen Wachstumsphase, was die Zahl der Mitarbeiter und Projekte angeht. Derzeit besteht unser Team aus 12 Personen, aber wir planen, diese Zahl innerhalb des nächsten Jahres zu verdoppeln. Dies erfordert Investitionen, um das Wachstum voranzutreiben. Aus diesem Grund planen wir eine Seed-Investitionsrunde für das erste Quartal 2022. Wir haben bereits eine Gruppe potenzieller Investoren, die daran interessiert sind, sich unserem frühen Investor APX in der Seed-Runde anzuschließen. Es gibt jedoch noch Platz für weitere Investoren.

Exponential Technologies (xT)

Exponential Technologies (xT) als Gewinner Team der Formnext Startup Challenge 2019.

Aus technologischer Sicht müssen wir in den nächsten Monaten und Jahren mehrere Herausforderungen lösen. Um unser Ziel des „First Time Right“ zu erreichen, benötigen wir große Datenmengen. Wir wissen aber auch, dass die Daten der Druckerparameter wertvoll sind und nicht ohne weiteres weitergegeben werden können. Aus diesem Grund bauen wir derzeit Partnerschaften mit verschiedenen Akteuren des AM-Marktes auf, um die Nutzung und gemeinsame Nutzung von Druckerparameterdaten zu etablieren. Zu einem späteren Zeitpunkt planen wir, diese Aufgabe durch die Implementierung von Distributed Ledger Technologies (DLTs) in unsere Plattform zu automatisieren. Dies würde es unseren Nutzern ermöglichen, Daten zu generieren, gemeinsam zu nutzen und zu verwenden, wobei das Eigentum und die Sicherheit der Daten garantiert werden. Wir arbeiten auch ständig daran, die Leistung und die Benutzerfreundlichkeit unserer Software zu verbessern. Dazu brauchen wir Partner aus der Industrie und zusätzliche Mitarbeiter bei xT.

3DN: Haben Sie letzte Worte für unsere Leserschaft?

Wie ich bereits erwähnt habe, benötigt unsere Lösung Partner und Beta-Tester. Wir haben bereits Aubert & Duval als Partner gewonnen und stehen mit Maschinen-, Testgeräte- und Materialherstellern in Kontakt, welche in den nächsten Wochen unsere Partnerschaftsvereinbarung unterzeichnen. Wenn Sie auch daran interessiert sind, unserem Partnernetzwerk beizutreten, setzen Sie sich mit uns in Verbindung. Wir sind auf der Suche nach Beta-Testern für unsere Software. Bisher haben wir bereits eine kleine Gruppe von Testnutzern, wir haben jedoch noch freie Plätze. Kontaktieren Sie uns und werden Sie ein Beta-Nutzer der Exponential Technologies xT AMi-Plattform.

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