3D-Druck Workstations meistern enorme Datenmengen beim 3D-Druck einer Brücke

Die Meldung hatte für Schlagzeilen gesorgt: Roboter fertigen eine 3D-gedruckte Stahlbrücke, die über einen Amsterdamer Kanal führen soll. Nach gut anderthalb Jahren Druckzeit wurde die Brücke nun im vergangenen Oktober fertiggestellt. Eine Herausforderung in diesem Projekt war auch die Rechenleistung für die enormen Datenmengen.

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Eine Fußgängerbrücke aus Stahl, gefertigt aus einem 3D-Drucker. Was im ersten Moment nach Zukunftsmusik klingt, hat das holländische Unternehmen MX3D Wirklichkeit werden lassen. Im Oktober 2018 wurde die zwölf Meter lange Brücke nach vierjährigem Konstruktionsprozess, bei dem MX3D von Partnern wie Lenovo, Autodesk und dem Alan Turing Institut unterstützt wurde, dann fertig gestellt. Noch in diesem Jahr soll sie über einem der ältesten und berühmtesten Kanäle im Zentrum von Amsterdam, dem Oudezijds Achterburgwal, platziert werden.

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Kunst und Funktion verbinden

Neue Technologien machen auch vor der Konstruktions- und Bauindustrie nicht Halt. Das Start-Up MX3D wollte eine Verbindung zwischen künstlerischen Formen und funktionalen Objekten schaffen – naheliegend für das Amsterdamer Unternehmen war die Idee, eine Brücke aus dem 3D-Drucker herzustellen. Gleichzeitig herrschte bei den Verantwortlichen Unzufriedenheit über die Einschränkungen bestehender Möglichkeiten der 3D-Drucktechnologie.

3D-Druckwerkzeug – Industrieroboter und Schweißmaschine

Im Jahr 2014 erfand MX3D deswegen ein erschwingliches mehrachsiges 3D-Druckwerkzeug - eine Kombination aus Industrieroboter und moderner Schweißmaschine, die von komplexer Software gesteuert wird. MX3D stattet dafür typische Industrieroboter mit speziell entwickelten Features aus. Auch die Software zu deren Steuerung entwickelte das Start-Up selbst. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Unternehmen mit einem 3D-Drucker robuste, komplexe Bauwerke mit modernem Design herzustellen.

Von den Daten zum Design

Sowohl bei Design, Entwurf und Konstruktion als auch für das Erfassen und Auswerten der Datenmengen der intelligenten Brücke kamen stationäre und mobile Workstations von Lenovo zum Einsatz: Sie bieten die erforderliche Rechenleistung und Speicherkapazität, die die Ingenieure für ihre Design-Software und KI-Anwendungen benötigen. Im Laufe des Projekts wurde die verwendete Hardware mehrfach auf den neuesten Stand gebracht. Derzeit arbeitet MX3D mit der Lenovo Think-Station P920, für die Nvidia erst kürzlich neue GPU-Beschleuniger angekündigt hat. Sie sorgen dafür, dass in Zukunft auch KI-Workloads be- und verarbeitet werden können.

Große Rechenleistung erforderlich

Für die Fertigung der Brücke benötigte MX3D leistungsstarke Computer, die die enorme Rechenleistung zur Steuerung der Roboter ermöglichen und zudem die großen Datenmengen verarbeiten konnten. Die Lenovo Think-Station P920 erfüllt die geforderten Ansprüche, um die anfallenden Daten zu verarbeiten und digitale Produktions-Software wie Autodesk Fusion 360 problemlos auszuführen.

Zudem nutzten die Designer die mobile Workstation Think-Pad P40 Yoga, das Skizzierungsmöglichkeiten eines Tablets mit der Leistungsfähigkeit einer Workstation kombiniert und unabhängig von einem festen Arbeitsplatz verwendet werden kann. Damit sind für die Konstrukteure jederzeit Anpassungen und Änderungen des geplanten Objekts möglich.

Intelligente Brücke dank IoT-Nervensystem

Um das Projekt noch zukunftsfähiger zu gestalten, wurde die Brücke mit einem intelligenten IoT-Nervensystem aus Sensoren ausgestattet. So können auch nach der Installation im Sommer 2019 gesammelte Daten bei der Instandhaltung helfen oder Informationen über die tägliche Nutzung der Brücke ausgewertet werden. Selbst Umweltfaktoren wie Luftqualität und Temperatur werden damit gemessen.

Die Daten bilden die Basis für einen Digitalen Zwilling der Brücke – ein lebendes Computermodell, das exakt der 3D-Brücke entspricht. Die Ingenieure können anhand dieser Daten kleinste Veränderungen feststellen und die Lebensdauer der Brücke berechnen. Einsichten, die mit Hilfe des „Identical twin“ gewonnen werden, helfen Ingenieuren außerdem bei zukünftigen Projekten rund um 3D-gedruckte Bauteile.

Die Additive Fertigung vorantreiben

Mit dem erfolgreichen Abschluss des Brückenprojekts zeigt MX3D, welches Potential robotergestützte Fertigungslösungen in der Industrie bereits heute haben. Die Kombination aus der Konstruktion eines Stahlobjekts mit integriertem Sensoren-Netzwerk für IoT-Anwendungen ist derzeit einzigartig und für MX3D erst der Anfang. Zukünftig wird das Unternehmen Fahrrad- und Fußgängerbrücken für die Niederlande entwerfen und konstruieren und dabei weiter mit unterschiedlichen Firmen zusammenarbeiten, um die additive Fertigung in ihren Arbeitsablauf zu integrieren.