Additive Fertigung

Pilotprojekt für automatisierten 3D-Metall-Druck erfolgreich abgeschlossen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Das vor einem Jahr gestartete Gemeinschaftsprojekt von Premium Aerotec, EOS und Daimler "NextGenAM" zur Entwicklung einer Pilotanlage für ein automatisiertes Additive-Manufacturing-Verfahren hat große Potenziale für die Ersatzteil- und Serienbauteilfertigung im Hinblick auf die Herstellkosten bewiesen. Damit ist der 3D-Druck auf bestem Weg, sich im Automobil- und Luftfahrtbereich als zusätzliche Produktionsmethode weiter zu etablieren.

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Die aufgebaute Pilotanlage des NextGenAM-Projekts zur automatisierten additiven Fertigung im Detail, v.l.n.r.: Bandsäge, Kuka-Roboter, dahinter: 3D-Vermessungsstation (Geometrisch Optische Messung / GOM), Rüststation, Auspackstation, davor: Transportfahrzeug (AGV), EOS M 400-4, nicht im Bild: Pulverstation IPM M Powder Station L von EOS.
Die aufgebaute Pilotanlage des NextGenAM-Projekts zur automatisierten additiven Fertigung im Detail, v.l.n.r.: Bandsäge, Kuka-Roboter, dahinter: 3D-Vermessungsstation (Geometrisch Optische Messung / GOM), Rüststation, Auspackstation, davor: Transportfahrzeug (AGV), EOS M 400-4, nicht im Bild: Pulverstation IPM M Powder Station L von EOS.
( Bild: EOS )

Ziel des Pilotprojekts war es, eine digitalisierte Fertigungslinie der nächsten Generation zu entwickeln, die Aluminiumteile für die Auto- und Luftfahrtbranche deutlich wirtschaftlicher fertigen kann als das bisher möglich war. Die erfolgreiche Bilanz von NextGenAM: Bezogen auf den gesamten Produktionsprozess bei Premium Aerotec konnten die Herstellungskosten im Vergleich zu bisherigen Anlagen für 3D-Druck um bis zu 50 % reduziert werden.

Produktion läuft vollautomatisch

Das Geheimnis liegt in einer ausgeklügelten, skalierbaren additiven Produktionskette, welche vollautomatisiert bis zum mechanischen Absägen der gedruckten Teile von der Trägerplatte erfolgt. Das bedeutet, dass von der Datenvorbereitung und zentralen Pulverbereitstellung über den eigentlichen AM-Bauprozess bis hin zur Wärmebehandlung, Qualitätssicherung und Separierung der Bauteile von der Trägerplatte keine manuellen Arbeiten mehr anfallen. Technischer Kern der Anlage ist das Vier-Laser-System EOS M 400-4 zum metallbasierten industriellen 3D-Druck. Ein fahrerloses Transportsystem und Roboter sorgen für einen reibungslosen Durchlauf der Teile durch die gesamte Produktionslinie.

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Vernetzung aller eingesetzten Maschinen

Der gesamte Produktionsprozess steuert sich selbst ohne Bedienpersonal über einen zentralen, autonomen Leitstand. Grundlage ist die Vernetzung aller eingesetzten Maschinen. Die Auftragsdaten werden an den Leitstand übertragen, dieser priorisiert die einzelnen Bauaufträge und ordnet sie einem AM-System zu. Während des Bauvorgangs ist der Fertigungsstatus auch ortsunabhängig mobil abrufbar. Nach Abschluss der kompletten Produktionskette werden die Qualitätsberichte zentral zurück an den Leitstand gesendet. Dieser stellt alle benötigten Daten zur Erstellung eines digitalen Zwillings bereit, was unter anderem eine umfassende Rückverfolgbarkeit ermöglicht.

Kapazität kann beliebig erweitert werden

Eine durchgängige 3D-Datenkette mit integriertem Qualitätsmanagement macht die Produktionsanlage zu einer der ersten Anwendungen des Zukunfts-Maßstabs Industrie 4.0. Die Fertigung ist komplett skalierbar: Durch Duplizierung der Produktionsstraßen kann die Kapazität der Fabrik erweitert werden. Das verspricht in Zukunft weitere erhebliche Einsparungen, wenn die Stückzahlen steigen. Die heutige Pilotanlage ist bereits in der Lage, Bauteile automatisiert in Serienqualität herzustellen.

Hohe Produktqualität ist Standard

Hohe Produktqualität ist in der Pilotanlage Standard: Für Teile aus der Luft- und Raumfahrt ist sogar der Einsatz einer hochfesten Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung (auch als Scalmalloy bekannt) vorgesehen. Im Automotive-Bereich kommt eine klassische Alu-Legierung (AlSi10Mg) zum Einsatz, deren Materialeigenschaften im Lauf des Pilotprojekts kontinuierlich verbessert werden konnten. Unter anderem wurden die Materialfestigkeitswerte und die Oberflächenqualität im Vergleich zum Kooperationsbeginn vor zwei Jahren deutlich gesteigert.

3D-Druck als Produktionsmethode mit Zukunft

Nachdem die bisherigen Qualitäts-Checks mit vielversprechenden Ergebnissen bestanden wurden, ist eine Auditierung nach den Vorgaben des strengen Industriestandards VDA 6.3 in Vorbereitung. Sie ist bei Daimler Voraussetzung für die Anlieferung von Serienbauteilen für einen Lohndrucklieferanten. Mit der Automatisierung der kompletten AM-Produktionskette sind künftig größere Stückzahlen im Serienbau möglich – mit gleicher Zuverlässigkeit, Funktionalität, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit wie bei Bauteilen aus konventioneller Fertigung. Teile für Neufahrzeuge können bereits bei der Konstruktion für den 3D-Druck optimiert werden, was weitere Kostenvorteile verspricht. Daneben ergeben sich durch 3D-Druck Gewichtsvorteile, was insbesondere für Elektrofahrzeuge interessant ist. Bei Ersatzteilen hat 3D-Druck den Vorzug, dass künftig Lagerkosten eingespart werden könnten – wenn Teile stattdessen „on demand“ hergestellt werden. (qui)

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