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Automatisierung

Additive Fertigung – Work in Progress

| Autor: Simone Käfer

Um die Additive Fertigung von ihrem Manufakturstatus in die Produktion zu bringe, arbeiten Maschinenbauer, Softwareunternehmen und Anwender in mehreren Projekten.
Um die Additive Fertigung von ihrem Manufakturstatus in die Produktion zu bringe, arbeiten Maschinenbauer, Softwareunternehmen und Anwender in mehreren Projekten. (Bild: ©chesky - stock.adobe.com)

Nachdem 3D-Drucker größer, schneller und genauer werden, stehen ihre Hersteller vor der nächsten Herausforderung: Wie bringen wir die Additive Fertigung in eine industrielle Fertigungskette? Die ersten wagten sich bereits 2015 mit ihren Ideen auf Messeflächen. Doch entscheidende Elemente fehlen immer noch.

  • Zuerst mussten die einzelnen Prozesse des 3D-Drucks getrennt werden
  • Mehrere Unternehmen arbeiten an der Automatisierung der additiven Verfahren
  • Arburg hatte bereits 2015 eine Produktionslinie mit 3D-Drucker gezeigt
  • Eine Fertigung braucht eine durchgängige Datenkette

Seit einigen Jahren schießen Maschinen, Verfahren, Hersteller und Werkstoffe für die Additive Fertigung (AF, AM) aus dem Boden. Aber in Produktionshallen sieht man die additiven Verfahren selten. Gerade mal 28 % der deutschen Industrieunternehmen besitzen einer Studie von Bitcom zufolge mindestens einen 3D-Drucker. Doch dieser fertigt bei fast allen Unternehmen Prototypen, bestenfalls Ersatzteile. Denn für den Einsatz in einer Produktionslinie beziehungsweise für die Serienfertigung sind sie nicht geeignet, weil sie nicht schnell genug sind, nicht genau genug, ihre Arbeit nicht reproduzierbar und die Nachbearbeitung zu umständlich ist, weil sie nicht automatisiert und somit in der Fertigung nicht brauchbar sind. Hinzu kommt, dass das Fachpersonal fehlt. Die Automatisierung sollte das geringste Problem sein. Schließlich sind es nicht die ersten Maschinen, die in eine Produktionslinie eingebaut werden sollen, und auch nicht die ersten, die automatisiert werden müssen. Trotzdem bereitet eine Integration der Additiven Fertigung in die Produktion Herstellern wie Anwendern Schwierigkeiten.

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Erster Schritt: Trennung der Prozesse

Bereits 2015 stellte Concept Laser auf der Formnext erste Maschinen für seine „AM Factory of Tomorrow“ vor. Damals war die Neuerung, dass das Unternehmen die Vor- und Nachbereitung vom eigentlichen Baujob trennte und somit den Weg für eine Produktion ohne Totzeiten ebnete. Der Materialfluss sollte automatisiert und die Laserschmelzanlage über die Schnittstellen in eine klassische CNC-Maschinentechnik integriert werden. Somit wäre der Weg frei für eine flexible Maschinenbeschickung sowie eine räumliche Trennung der Auf- und Abrüstvorgänge. Dem Beispiel sind viele gefolgt. Die meisten großen Maschinenbauer in der AF-Branche bieten mit modularen Konzepten eine Trennung der Vor- und Nachbereitung vom eigentlichen Druckprozess an. Innerhalb von nur drei Jahren gelangte die Additive Fertigung auf die nächste Stufe. Doch seit der Integration von Concept Laser in GE Additive wurde es ruhig um die „AM Factory of Tomorrow“. Dabei sahen die Oberfranken schon das Potenzial von Industrie 4.0 für die Additive Fertigung. Ganz begraben scheint der Gedanke bei GE Additive nicht zu sein, als Hinweis dient ein kürzlich veröffentlichtes Youtube-Video, das die bekannten Ideen skizziert. Doch inzwischen wurden sie von EOS überholt.

Zweiter Schritt: Die Automatisierung

Die Südbayern haben sich vor eineinhalb Jahren mit Daimler und dem Luftfahrtzulieferer Premium Aerotech zusammengeschlossen, um im Projekt „Next Gen AM” eine vollautomatisierte additive Produktion aufzubauen. Seit September steht die Pilotanlage im norddeutschen Varel. Sie besteht aus einer M 400-4 von EOS, einer Maschine mit vier Lasern für den 3D-Metalldruck im SLM-Verfahren. Die M 400-4 ist mit einer Pulverstation ausgestattet und mit einer alleinstehenden Rüst- sowie Auspackstation verbunden. So kann, wie Concept Laser das schon richtig angedacht hatte, ein neuer Druckjob vorbereitet werden, während der aktuelle noch läuft und sich der vorhergehende in der Nachbearbeitung befindet. Während also ein autonomes Transportfahrzeug den Drucker mit einer frischen Bauplatte ausstattet, fährt ein anderes die zuvor additiv gefertigten Bauteile zwischen den einzelnen Stationen unter Schutzgas in einem Container zur nächsten Station. Dort nimmt ein Roboter die Bauplattform und legt sie zur Wärmenachbehandlung in einen Ofen. Derselbe Roboterarm entnimmt die Bauplattform anschließend wieder und bringt sie für die Qualitätssicherung zu einer 3D-Vermessungsstation. Abschließend gelangt die Bauplattform zu einer Säge, welche die Teile von der Plattform trennt. In der Pilotanlage steht nur ein Drucker, doch die Unternehmen arbeiten auf ein zentrales Pulvermanagement hin, das mehrere Drucker bestücken kann.

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