Additive Fertigung Was wurde aus dem Projekt „NextGenAM“?

Autor / Redakteur: Simone Käfer / Thomas Günnel

Eine vollautomatisierte Vorzeige-Produktionslinie für die additive Fertigung war das Ergebnis des Projektes „Next Gen AM“. Das war vor zwei Jahren. Was ist daraus geworden?

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Ein Roboter entnimmt die additiv gefertigten Bauteile von der Bauplattform.
Ein Roboter entnimmt die additiv gefertigten Bauteile von der Bauplattform.
(Bild: EOS)

Im Sommer 2019 stellten EOS, Daimler und Premium Aerotec die Ergebnisse der „NextGenAM“ vor. Mit dem Projekt wollten sie die additive Fertigung automatisierten. Danach wurde es still um die Zukunftsfabrik.

Genutzt wurde die kleine 3D-Druck-Fabrik aber. Daimler und Premium Aerotec fertigten damals schon Bauteile in der AM-Produktionslinie im norddeutschen Varel. Die einen mit einer klassischen Alulegierung (AlSi10Mg), die anderen mit einer hochfesten Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung (Scalmalloy). Doch war die Vorzeigelinie auch für andere Anwender geeignet?

Bereits zur Vorstellung des Projekts stand fest: So wie sie in Varel steht, ist die Produktionslinie nicht übertragbar. EOS musste sich überlegen, wie es die Anforderungen anderer Branchen erfüllen kann. Ein wichtiger Ansatzpunkt war der modulare und skalierbare Aufbau. Egal ob Automatisierung, optimiertes Werkstoff- und Bauteil-Handling oder Digitalisierung: Kunden können die Schwerpunkte setzen, die sie für ihre Anwendung benötigen, war damals zu vernehmen.

Simulation im digitalen Zwilling

Inzwischen steht die AM-Fertigungszelle von EOS. Eine komplett digitale Fertigungsinsel für die Produktion additiver Bauteile. Sie rentiert sich bereits ab Kleinserien, EOS verwendet sie selbst, um Komponenten herzustellen. Doch bevor es mit Drucken los geht, wird mit einem digitalen Zwilling die Produktion simuliert. So erfahren Anwender, wie hoch der Automatisierungsgrad der Linie für optimale Gesamtkosten pro Bauteil sein muss.

Ein Halter eines Lkw-Dieselmotors, gefertigt als Teil des „NextGenAM“-Projekts.
Ein Halter eines Lkw-Dieselmotors, gefertigt als Teil des „NextGenAM“-Projekts.
(Bild: Daimler)

Für einen Druckjob werden alle Druckdaten an die übergeordnete Fertigungssteuerung gegeben. Das ermöglicht ein Reporting über den gesamten Produktionsprozess, alle Maschinen und eine komplette Rückverfolgbarkeit der Bauaufträge und -teile – und eine funktionierende Serienfertigung inklusive Qualitätsmanagement. Analysedaten aus dem digitalen Zwilling ermöglichen es der Steuerung, Abläufe aufeinander abzustimmen. Zum Beispiel holt nach dem Druckvorgang ein fahrerloses Transportsystem mit einem Roboter die Bauplatte aus dem Pulverbett-Drucker und bringt sie zum Entpacken und Entpulvern in die vollautomatisierte Maschine. Natürlich rentieren sich komplette Fertigungslinien nur ab einem bestimmten Output.

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Halbautomatisiert kann sich rechnen

EOS hat verschiedene Testszenarien gefahren und festgestellt, dass zum Kostensparen nicht immer eine volle Digitalisierung oder Automatisierung notwendig ist. Beispiel: Düsen mit Innengitter aus der Aluminiumlegierung AlSi10MG für einen der von EOS hergestellten Drucker. Das Unternehmen produzierte diese Düsen mit drei seiner Geräte und einer Baujob-Dauer von 26 Stunden. Dabei entstand folgende Rechnung: Zwar liegt der Invest bei einer halbautomatisierten Produktion um 22 Prozent höher als bei einer manuellen Linie. Allerdings kostet ein Bauteil statt 325 Euro in der Fertigungszelle nur noch 200 Euro.

Dadurch amortisiert sich die Investition ein halbes Jahr früher. Die Maschinen sind mit 79 Prozent fast doppelt so stark ausgelastet als in der nicht automatisierten Linie – wodurch annähernd doppelt so viele Baujobs gefahren werden. Die Rechnung geht jedoch nur auf, wenn die Gesamtauslastung entsprechend hoch ist.

Ausbau für Kunststoffpulver

Inzwischen hat EOS seine AM-Zelle für die Kunststoffproduktion erweitert. Ein noch theoretisches Beispiel dazu liefert Siemens, wenn auch abseits der Automobilfertigung. Mit EOS, Grenzebach, Ossberger und Dyemansion hat das Unternehmen für die Fertigung von Kunststoffprodukten im Pulverbett eine digitale Linie erstellt. Produziert wurden komplexe Mittelsohlen für Schuhe mit 1.200 unterschiedlichen Varianten. Über 50 Prozent der Kosten für das komplexe Kunststoffprodukt könnten mit der Mischung aus Digitalisierung und Automatisierung gespart werden.

Eine ähnliche Rechnung hat EOS aufgestellt. In einem Szenario mit drei 3D-Druckern, einer Pulveraufbereitungsstation, zwei fahrerlose Transportfahrzeuge, einer Wärmebehandlungs- und einer Abkühl- und Entpackstation, arbeitet ein Mensch in einer Schicht mit 40 Stunden die Woche. „20 Prozent der Ist-Kosten werden dabei eingespart“, sagt Marius Lakomiec, Teamleiter bei EOS.

Wer die AM-Zelle durch weitere passende Automatisierungkomponenten ausbaut, kann „jeweils zwischen 40 und 60 Prozent sparen, erzielt durch den Einsatz von Automatisierung und Digitalisierung bei jeweils gleichen Prozessparametern.“ Doch jede AM-Fertigungszelle ist auf ihren spezifischen Durchsatz und das jeweilige Produktionsvolumen hin ausgelegt. Sie rentiert sich bei durchgehenden Baujobs und großen Produktionsvolumen.

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 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung