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Novel Slicing Algorithm for Hybrid Manufacturing on Non-Planar Surfaces with Robotic SEAM

Unger, Nicolas und Kamble, Pradnil und Huse, Timo (2025) Novel Slicing Algorithm for Hybrid Manufacturing on Non-Planar Surfaces with Robotic SEAM. In: Advances in Automotive Production Technology – Digital Product Development and Manufacturing, Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2024), Seiten 39-57. Springer Cham. Stuttgart Conference on Automotive Production 2024, 2024-11-20 - 2024-11-22, Stuttgart, Deutschland. doi: 10.1007/978-3-031-88831-1. ISBN 978-3-031-88830-4. ISSN 2524-7247.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-031-88831-1

Kurzfassung

Combining conventional with additive manufacturing processes opens up new possibilities for the flexible, economical production of complex automotive components and structures with varying geometries. This hybrid manufacturing approach can be realized by 3D-Printing functional structures onto pre-existing parts and surfaces with Robotic Screw Extrusion Additive Manufacturing (RSEAM). The RSEAM process combines the dexterity of industrial robotic arms with the productivity and extensive material range of a screw extruder to provide a highly flexible additive manufacturing process. This paper addresses a critical challenge in hybrid manufacturing: creating suitable manufacturing programs for printing on irregular, non-planar surfaces, that deviate significantly from ideal CAD input. Deviations are classified as macro or micro based on their magnitude relative to the desired printing layer height threshold. We propose a slicing and path-planning algorithm that adapts ideal paths to scanned surfaces and generates optimized trajectories to handle both macro and micro deviations via distinct methods. Macro deviations are handled by offsetting the scanned surface to create layers, smoothing to remove micro deviations and morphing each layer from the ideal CAD onto them. Micro deviations are then accounted for in the first layer by calculating the local non-uniform layer height and locally adjusting the robot velocity. The resulting smooth robot trajectories ensure accurate local bead geometry and correct overall part geometry adaptation. The algorithm's output is validated and optimized within a digital twin of the manufacturing system to avoid collisions and singularities. The implemented algorithms are validated and demonstrated on a real-world automotive application.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207419/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Anderer)
Titel:Novel Slicing Algorithm for Hybrid Manufacturing on Non-Planar Surfaces with Robotic SEAM
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Unger, NicolasNicolas.Unger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8394-9534187031548
Kamble, Pradnilpradnil.kamble (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1299-4340187031549
Huse, TimoTimo.Huse (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6580-5860187031550
Datum:20 Juni 2025
Erschienen in:Advances in Automotive Production Technology – Digital Product Development and Manufacturing, Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2024)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/978-3-031-88831-1
Seitenbereich:Seiten 39-57
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Holder, DanielARENA2036 e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wulle, FrederikARENA2036 e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lind, JannikARENA2036 e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer Cham
Name der Reihe:ARENA2036
ISSN:2524-7247
ISBN:978-3-031-88830-4
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robotic Screw Extrusion Additive Manufacturing Non-Planar Additive Manufacturing Hybrid Part Manufacturing Adaptive Slicing Algorithm Non-Planar Slicing Algorithm Robotic Trajectory Planning 3D Scanning Digital Twin Simulation Automotive Rhino Grasshopper
Veranstaltungstitel:Stuttgart Conference on Automotive Production 2024
Veranstaltungsort:Stuttgart, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:20 November 2024
Veranstaltungsende:22 November 2024
Veranstalter :ARENA2036 e.V.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement, R - Synergieprojekt Factory of the Future Extended
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Fahrzeugkonzepte > Fahrzeugarchitekturen und Leichtbaukonzepte
Hinterlegt von: Unger, Nicolas
Hinterlegt am:01 Jul 2025 13:11
Letzte Änderung:01 Jul 2025 13:11

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

  • Novel Slicing Algorithm for Hybrid Manufacturing on Non-Planar Surfaces with Robotic SEAM. (deposited 01 Jul 2025 13:11) [Gegenwärtig angezeigt]

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