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Automatische Anlage für die Additive Serienfertigung

Fahrerloses Transportsystem und Roboter sorgen für einen reibungslosen Durchlauf der Teile
Pilotanlage zeigt Zukunft der additiven Serienfertigung

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Eine Pilotanlage für eine automatisierte und digitalisierte additive Serienfertigung haben die Partner Premium Aerotec, EOS und Daimler im Rahmen des Projektes Nextgenam entwickelt.

Ziel des Pilotprojekts Nextgenam war es, eine automatisierte Linie für die additive Serienfertigung zu entwickeln, die Aluminiumteile für die Auto- und Luftfahrtbranche deutlich wirtschaftlicher fertigen kann. Die Bilanz: 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.

„Im Flugzeugbau ist Premium Aerotec internationaler Vorreiter im Bereich des metallischen 3D-Drucks. Diese Expertise gilt es nun weiter auszubauen und auch in anderen Branchen erfolgreich zum Einsatz zu bringen,“ sagt Dr. Thomas Ehm, der Vorsitzende der Geschäftsführung von Premium Aerotec.

Die Anlage für die automatische additive Serienfertigung basiert auf einer skalierbaren additiven Produktionskette, welche voll automatisiert bis zum mechanischen Absägen der gedruckten Teile von der Trägerplatte abläuft. Das bedeutet, dass von der Datenvorbereitung und zentralen Pulverbereitstellung über den eigentlichen additiven 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.

Durchgängige 3D-Datenkette

Der gesamte Produktionsprozess steuert sich über einen zentralen, autonomen Leitstand selbst. Hierfür wurden alle eingesetzten Maschinen vernetzt. Die Auftragsdaten werden an den Leitstand übertragen, dieser priorisiert die einzelnen Bauaufträge und ordnet sie einem System für die additive Fertigung zu. Während des Bauvorgangs ist der Fertigungsstatus mobil abrufbar.

Dr. Adrian Keppler, CEO bei EOS: „Das Nextgenam-Projekt zeigt ganz konkret, wie der industrielle 3D-Druck als Teil einer automatisierten Prozesskette auch in der Serienfertigung wirtschaftlich Einsatz finden kann. In Kombination mit den genutzten Möglichkeiten der Digitalisierung ist die Pilotanlage nicht weniger als ein Meilenstein auf dem Weg zur digitalen Fertigung.“

Die automatische additive Fertigung besticht durch eine durchgängige 3D-Datenkette mit integriertem Qualitätsmanagement und ist komplett skalierbar: Durch Duplizierung der Produktionsstraßen kann die Kapazität der Fabrik erweitert werden. Das verspricht künftig weitere erhebliche Einsparungen, wenn die Stückzahlen steigen. Die heutige Pilotanlage ist bereits in der Lage, Bauteile automatisiert in Serienqualität herzustellen.

Daimler fertigt Ersatzteile additiv

Schon jetzt werden Teile für Daimler in der neuen Technologiestraße bei Premium Aerotec gefertigt, beispielsweise Ersatzteile für den Lkw-Bereich. Gerade im Ersatzteilbereich eignet sich das 3D-Druckverfahren, da selten benötigte Teile oft günstiger gefertigt werden können als im herkömmlichen Sand- oder Druckguss. Zudem können Lagerkosten eingespart werden, wenn Ersatzteile im 3D-Druck on demand hergestellt werden. Die ersten Anfragen für 3D-gedruckte Omnibus-Ersatzteile aus Aluminium werden aktuell im Center of Competence 3D-Printing bei Daimler Buses geprüft. Darüber hinaus wird auch im Bereich Pkw in der Analyse über geeignete Einsatzmöglichkeiten nachgedacht.

„Für Kleinstserien von Neufahrzeugen wie Limited Editions eignet sich Additive Manufacturing ebenfalls. Durch gezielte Entwicklung der Teile speziell für den 3D-Druck können die Produktionskosten weiter gesenkt und die Qualität optimiert werden“, so Jasmin Eichler, Leiterin Future Technologies bei Daimler. „Besonders sinnvoll ist der 3D-Druck auch bei der Vorentwicklung von Fahrzeugen.“ Das gilt für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ebenso wie für Elektroautos. 3D-Druck eignet sich sehr gut für die Herstellung integrierter Grundplatten, in denen die Kühlleitungen für die Batterien von E-Fahrzeugen verlaufen.

Validierung in Vorbereitung

Nachdem die bisherigen Qualitäts-Checks bestanden wurden, ist eine Auditierung nach den Vorgaben des Industriestandards VDA 6.3 in Vorbereitung. Sie ist bei Daimler Voraussetzung für die Anlieferung von Serienbauteilen für einen Lohndrucklieferanten. Mit der Automatisierung der kompletten additiven Produktionskette sind künftig größere Stückzahlen im Serienbau möglich – mit gleicher Zuverlässigkeit, Funktionalität, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit wie bei Bauteilen aus konventioneller Fertigung. Der 3D-Druck ist damit auf bestem Weg, sich im Automobil- und Luftfahrtbereich als zusätzliche variantenreiche Produktionsmethode zu etablieren. Premium Aerotec liefert zum Beispiel schon 3D-gedruckte Bauteile aus Titanlegierungen für Airbus-Flugzeuge in Serie.

Daimler AG

www.daimler.com

EOS GmbH Electro Optical Systems

www.eos.info

Premium Aerotec

www.premium-aerotec.com


Die Aufgaben im Projekt Nextgenam

  • Premium Aerotec verantwortet den kompletten Produktionsprozess am Standort.
  • EOS stellt die 3D-Drucktechnologie sowie Software-Lösungen und den Leitstand zur Verbindung und Steuerung der Produktionskette zur Verfügung.
  • Daimler bringt Erfahrungen aus der Großserienproduktion in das Projekt ein. Die Erprobung der Musterbauteile war ebenso Aufgabe des Autoherstellers wie die Erstellung eines standardisierten Fertigungslastenheftes für den 3D-Druck. Daneben war Daimler begleitend für die Validierung und die Zertifizierung nach VDA 6.3-Standard verantwortlich.

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