NextGenAM – Zukunft, schon heute Industrieller 3D-Druck. Vollautomatisiert.
Gemeinsam mit Premium AEROTEC und Daimler hat EOS mit dem NextGenAM-Projekt eine Pilotprozesskette realisiert, die für die industrielle Serienproduktion geeignet ist. Sämtliche Abläufe, von der Zuführung des Metallpulvers bis zur Nachbearbeitung nach dem Bauvorgang, erfolgen automatisiert. Das Highlight: Produkte für verschiedene Kunden können parallel hergestellt werden. Im Gegensatz zu klassischen Fertigungslinien, die ein Projekt nach dem anderen abarbeiten, besteht keine Notwendigkeit für sequenzielle Fertigung.
Die integrierte Prozesskette – Industrie 4.0 mit 3D-Druck NextGenAM: Wie es funktioniert
Kern der 3D-Druck-Produktionszelle ist eine skalierbare additive 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 Bauprozess mittels additiver Fertigung 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 für den metallbasierten industriellen 3D-Druck. Ein fahrerloses Transportsystem und Roboter sorgen für einen reibungslosen Durchlauf der Teile durch die gesamte Produktionslinie.
Der EOS-Leitstand ermöglicht unter anderem ein übergreifendes Reporting über sämtliche Maschinen und den Produktionsablauf sowie eine komplette Rückverfolgbarkeit der Baujobs und -teile - ein elementarer Aspekt für eine funktionierende Serienfertigung.
Das Ergebnis
Eine durchgängige 3D-Datenkette mit integriertem Qualitätsmanagement macht die Produktionsanlage zu einer der ersten Anwendungen des Zukunftsmaßstabs 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. Schon jetzt werden Teile für Daimler in der neuen Technologiestraße bei Premium AEROTEC gefertigt: Für den Lkw-Bereich ist beispielsweise bereits das erste bei Premium AEROTEC gefertigte Ersatzteil im Einsatz. Dabei handelt es sich um den Halter eines Lkw-Dieselmotors.
Industrie 4.0 NextGenAM als skalierbare Lösung für digitale Serienfertigung
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 3D-Drucker zu.
Die Fertigungsinsel ist in keine Richtung abgeschottet – es bestehen in jede Richtung automatisierbare Schnittstellen. Das bedeutet: Die Anbindung an übergeordnete Systeme beim Hersteller (MES, ERP, SAP) und damit eine automatisierte Auftragsverarbeitung ist ebenso möglich, wie die Integration von Konstruktionsdaten oder die Anbindung an weitere Fertigungsprozesse und -stationen. Je nach Bauteil und Kundenanforderung lassen sich weitere Post-Processing-Verfahren einbinden.
Zudem bietet der EOS-Leitstand die Basis für die Selbstoptimierung der Fertigung mittels Digital Twins. Die Idee dahinter ist, dass digital vernetzte Maschinen über intelligente Algorithmen ein sich selbst optimierendes Geflecht ergeben – die digitale Intelligenz also Einzug hält in die Produktionskette.
Was ist darunter zu verstehen?
Über leistungsstarke Systeme werden alle Daten aus der Fertigung bis zum Bauteilergebnis erfasst und in einer Datenbank in Echtzeit sichtbar gemacht. Jede Bauteilerstellung ist darin als Digital Twin abgebildet, inklusive sämtlicher Daten zu allen Parametern (Standort, Umweltbedingungen, Material, Maschineneinstellungen, Prozessparameter, Kosten und weiteres). Nach zehn Wochen Fertigung lassen sich also beispielsweise für 100.000 Digital Twins verschiedene Parameter vergleichen und in Simulationen verändern, um Verbesserungspotenziale zu ermitteln. Das System spielt durch, welche Änderung welche Auswirkung auf das Ergebnis hat – um den besten Weg zu finden, sich in der elften Woche selbst zu optimieren.
Ein letzter, wesentlicher Schritt ist der digitale Schulterschluss von Konstruktions-, Fertigungs- und Lifecycle-Know-how. Sind Bauteile mit Sensoren ausgestattet, die alle relevanten Daten aus dem tatsächlichen Einsatz erfassen, entsteht gewissermaßen ein „Lifecycle-Tagebuch“. Auch wenn Bauteile oder Produkte vor der Auslieferung getestet werden – das Wissen aus dem realen Leben lässt sich nicht simulieren.
