Nachgefragt Das NextGenAM-Projekt von EOS – so ging es weiter

Autor: Simone Käfer

Eine vollautomatisierte Vorzeige-Produktionslinie für die Additive Fertigung war das Ergebnis des NextGenAM-Projekts von EOS, Daimler und Premium Aerotec. Grund genug, um nachzuhaken, ob und wie es weiterging. Zwei Jahre ist das her.

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Aus dem NextGenAM-Projekt wurde die AM-Fertigungszelle. Sie wird indivieduell an die Anwendung angepasst und spart damit Kosten.
Aus dem NextGenAM-Projekt wurde die AM-Fertigungszelle. Sie wird indivieduell an die Anwendung angepasst und spart damit Kosten.
(Bild: EOS)

Im Sommer 2019 stellten EOS, Daimler und Premium Aerotec das NextGenAM-Projekt vor. Damit wollten sie nichts geringeres als die Additive Fertigung automatisierten. Ambitioniert war schon der erste Aufschlag, mit einer Großveranstaltung, der es nicht an interessierten Gästen mangelte, die alle mehr von der Technologie wissen wollten. Doch nach diesem lauten Start wurde es still um das Projekt.

Benutzt wurde die kleine 3D-Druck-Fabrik. So fertigten Daimler und Premium Aerotec 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. Mit dieser Aussage warb EOS damals.

Das ist die AM-Fertigungszelle

Inzwischen steht die AM-Fertigungszelle von EOS – eine komplett digitale Fertigungsinsel für die Produktion additiver Bauteile. Sie rentiert sich laut des Maschinenbauers bereits ab Kleinserien, EOS verwendet sie selbst für die Produktion eigener Bauteile. 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 eine optimale total cost per part (Gesamtkosten pro Bauteil) sein muss.

Für einen Druckjob werden alle Druckdaten an die übergeordnete Fertigungssteuerung gegeben. Damit wird ein Reporting über den gesamten Produktionsprozess und alle Maschinen sowie eine komplette Rückverfolgbarkeit der Bauaufträge und -teile gewährleistet – und eine funktionierende Serienfertigung inklusive Qualitätsmanagement. Mit Hilfe eines digitalen Zwillings und der dort verwendeten Algorithmen werden die Daten analysiert. Infolgedessen steuert die Fertigungszelle die Abläufe passend aufeinander abgestimmt. Zum Beispiel holt nach dem Druckvorgang ein fahrerloses Transportsystem (FTS) von Grenzebach mit einem Kuka-Roboter die Bauplatte aus dem Pulverbett-Drucker und bringt sie zum Entpacken und Entpulvern in die voll automatisierte Maschine von Solukon. Natürlich rentieren sich komplette Fertigungslinien nur ab einem bestimmten Output.

Die Fertigungszelle für Metallpulver

EOS hat verschiedene Testszenarien gefahren und festgestellt, dass um Kosten zu sparen, nicht immer das gesamte System digitalisiert und automatisiert sein muss. „Mit Software-Lösungen lässt sich immer ein Mehrwert erzielen. Automatisierung sollte dort eingesetzt werden, wo sie Sinn macht“, rät Dr. Marius Lakomiec, Team Manager Digital AM Solutions bei EOS. Für eine Zelle zur Produktion von Düsen mit Innengitter aus der Aluminiumlegierung AlSi10MG mit drei M 400 und einer Baujob-Dauer von 26 Stunden hat EOS folgende Rechnung aufgestellt: Zwar liegt der Invest bei einer Halbautomatisierten Produktion um 22 % höher als bei einer manuellen Linie. Allerdings kostet ein Bauteil anstatt 325 Euro, in der Fertigungszelle nur noch 200 Euro, und ist damit 38 % günstiger. Dadurch amortisiert sich die Investition ein halbes Jahr früher. Die Maschinen sind mit 79 % fast doppelt so stark ausgelastet als in der nicht automatisierten Linie, wodurch auch annähernd doppelt so viele Baujobs gefahren werden. Das setzt allerdings voraus, dass man auch entsprechend viel additiv produziert.

nicht automatisierte Produktion halbautomatisierte Zelle
Investition 100 % 122 %
Maschinenauslastung 46 % 79 %
Baujobs pro Jahr 465 800
Kosten pro Bauteil 325 Euro 200 Euro
Amortisierung 2,65 Jahre 1,89 Jahre

Die Fertigungszelle für Kunststoffpulver

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

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Eine ähnliche Rechnung hat EOS aufgestellt. Beachten sollten Kunden, dass sich am besten die 3D-Drucker EOS P 500 und der neue LPF (Laser Pro Fusion) dafür eignen, denn beide sind auf eine automatisierte Umgebung ausgelegt und besitzen die dafür nötigen Schnittstellen. In einem Szenario mit drei dieser Maschinen, einer Pulveraufbereitungsstation (MQS), zwei FTSs, 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 Lakomiec. Wer die AM-Zelle durch weitere passende Automatisierungslösungen ausbaut, verringert bei der P 500 die Bauteilkosten von 8,72 Euro auf 5,43 Euro, bei LPF von 5,92 Euro auf 2,53 Euro. „Das sind jeweils zwischen 40 und 60%, erzielt durch den Einsatz von Automatisierung und Digitalisierung bei jeweils gleichen Prozessparametern“, ergänzt Lakomiec. Doch jede AM-Fertigungszelle ist auf ihren spezifischen Durchsatz und das jeweilige Produktionsvolumen hin ausgelegt. Sie rentiert sich bei durchgehenden Baujobs und großen Produktionsvolumen.

Also hat sich seit der großen Präsentation der kleinen automatisierten 3D-Druck-Fabrik doch einiges getan. Beispielsweise konnte EOS die Ankündigung umsetzen, dass die Fertigungszelle für weitere Anwendungen umsetzbar wird.

Dieser Beitrag erschien zuvor auf unserem Partnerportal Mission Additive.

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Über den Autor

 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung