Gießereien So nutzen Sie 3D-Druck-Daten für den digitalen Produktions-Workflow

Redakteur: Dorothee Quitter

Mit der App von Exone und Codestryke sollen Daten für die Produktionsplanung und -überwachung, die Qualitätssicherung oder neue Service- und Abrechnungsmodelle in den Produktionsprozess integriert werden.

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Die Industrie-4.0-App Ex One Scout macht die Daten aus dem Drucker über die Cloud verfüg- und verwertbar.
Die Industrie-4.0-App Ex One Scout macht die Daten aus dem Drucker über die Cloud verfüg- und verwertbar.
(Bild: Ex One / Codestryke)

Der 3D-Druck nimmt mittlerweile einen festen Platz in der Gießerei-Industrie ein. Beim Binding-Jetting-Verfahren wird auf der Basis von CAD-Daten pulverförmiges Ausgangsmaterial an ausgewählten Stellen mit einem Binder verklebt, um Werkstücke zu erzeugen. So lassen sich Sandformen und Kerne für hochkomplexe und leichte Gussteile herstellen, bei denen konventionelle Verfahren an ihre Grenzen stoßen.

Industrie-4.0-App Exone Scout entwickelt

Im gesamten, weitgehend analogen Produktionsprozess bilden diese 3D-Druck-Maschinen meist digitale Inseln, die das wahre Potenzial der Technologie nicht annähernd ausschöpfen. Denn die beim Druck anfallenden Daten liefern wichtige Informationen über den Zustand der Maschinen und der Formen, die in der analogen Welt praktisch ungenutzt bleiben mussten.

Erst in einem komplett digitalen Workflow lässt sich dieser Datenschatz in Form von konkreten Business Outcomes heben

Digitalisierungsexperte Philipp Mayer von codestryke

Mit seinem Unternehmen Codestryke hat sich Digitalisierungsexperte Philipp Mayer auf die Generierung von Mehrwerten in der Industrie 4.0 spezialisiert. Sein Prinzip: Digitalisierung sollte kein Selbstzweck sein, sondern sich in Umsatz und Gewinn spiegeln. Gemeinsam mit Exone, Hersteller industrieller 3D-Drucker mit Binder-Jetting-Technologie, haben die Digitalisierer die Industrie-4.0-App Exone Scout entwickelt. Die App macht die Daten aus dem Drucker über die Cloud verfüg- und verwertbar. Sie ist kompatibel mit allen Exone-Neuentwicklungen mit Siemens-Steuerung. Beispiele sind der 3D-Sanddrucker S-Max Pro, der für die Herstellung von Sandformen und Kernen für Metallgussteile in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Landwirtschaft und anderen Branchen verwendet wird und der 3D-Metalldrucker X1 160Pro.

Die Digitalisierungsexperten

Codestryke unterstützt Maschinenbau- und Industrieunternehmen bei ihrer digitalen Transforma-tion. An den Standorten München und Düsseldorf realisiert ein Team aus Developern, Solutions Architects, Consultants und Data Scientists für einen weltweiten Kundenkreis die Grundlagen für neue, IIoT-basierte Geschäftsmodelle. Dabei liegt der Fokus auf der Konzeption, Entwicklung und Implementierung von IIoT-Lösungen zur Erreichung konkreter Geschäftsziele. Global ist Software von codestryke bereits bei über 50 Kunden auf über 4,5 Mio. Maschinen und Devices im Einsatz.

Mobile Echtzeitüberwachung der Maschinen und des Formdrucks

Betreiber dieser Drucker können über die Scout-App standortunabhängig die Maschinen und den Formdruck in Echtzeit überwachen. Die Sensordaten werden in die sichere Cloudumgebung der Siemens Mindsphere übertragen und dort verwaltet. Der Nutzer erhält Push-Benachrichtigungen über den Auftragsstatus, die Druckkopfgeschwindigkeit, Flüssigkeitsstände, Temperatur, Feuchtigkeit und andere verwertbare Produktionsdaten auf den PC, das Tablet, Smartphone oder Smartwatch.

Betreiber der 3D-Drucker von Ex One können über die Scout-App standortunabhängig die Maschinen und den Formdruck in Echtzeit überwachen.
Betreiber der 3D-Drucker von Ex One können über die Scout-App standortunabhängig die Maschinen und den Formdruck in Echtzeit überwachen.
(Bild: Axel Weiss / EXOne)

Bei Abweichungen von definierten Sollwerten verkürzt sich die Reaktionszeit erheblich, Stillstandzeiten werden auf ein Minimum reduziert. Über Reportings und Dokumentationsmöglichkeiten können wichtige Kennziffern für die Qualitätssicherung abgerufen und archiviert werden. „Auch wenn der aktuelle Funktionsumfang schon einen erheblichen Effizienzgewinn bringen wird, sind weitere Anwendungen geplant, um auch die vor- und nachgelagerten Prozessschritte sukzessive digitalisieren zu können“, wirft Exone-Entwickler Michael Fischer einen Blick in die Zukunft. Derzeit arbeitet sein Team unter anderem an der Überwachung und Analyse von Schichten per Kamera und KI-gestützten Funktionalitäten.

Prognosen für künftige Drucke ableiten

Die Transparenz bringt nicht nur ein Höchstmaß an Prozesssicherheit, sondern erleichtert auch die Produktionsplanung. Aus den Daten zurückliegender Jobs lassen sich Prognosen für künftige Drucke ableiten. So können Schicht- und Produktionspläne optimiert werden. Stillstände, weil beispielsweise ein Druckjob in der Nacht endet und die Maschine erst am folgenden Vormittag wieder in Betrieb gesetzt wird, gehören damit der Vergangenheit an. Auch das Pooling von Aufträgen lässt sich so genauer takten, was die Auslastung und damit die Rentabilität der Maschine erhöht.

Predictive Maintenance wird möglich

Durch die Anbindung an die Cloud kann der Druckerbetreiber die Daten auch Dritten zugänglich machen. Daraus ergeben sich interessante Perspektiven für künftige Anwendungen, die in anderen Branchen und Unternehmensbereichen teilweise heute schon Realität sind. So kann der Maschinenhersteller auf Basis von Sensordaten Aussagen über den Anlagenzustand oder anstehende Service-Arbeiten treffen und im laufenden Betrieb Maßnahmen in die Wege leiten – Stichwort Predictive Maintenance. Der Bedarf an Sand und Bindemittel kann anhand realer Verbrauchsdaten exakt erfasst, die Materiallieferungen just in time automatisiert werden. Selbst nutzenbasierte Abrechnungsmodelle (Pay-per-Use), bei denen nicht der Drucker selbst bezahlt wird, sondern dessen Nutzung, können mithilfe der Verbrauchs- und Maschinendaten realisiert werden.

3D-Drucker können das Herzstück einer komplett digitalen Fertigung bilden. Die Anbindung an die Cloud ist der Start der digitalen Reise

Eric Bader, Managing Director Exone

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