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3D-Druck-Produktionsdaten auf dem Smartphone

3D-Druck von Sand- und Metallformen: Produktionsdaten auf dem Smartphone
Digitaler Workflow beim 3D-Druck

Der 3D-Druck nimmt mittlerweile einen festen Platz in der Gießereiindustrie ein. Beim Druck fallen wertvolle Daten an, die in einem digitalen Workflow für die Produktionsplanung und -überwachung, die Qualitätssicherung oder neue Service- und Abrechnungsmodelle genutzt werden können.

Im Binding-Jet-Verfahren entstehen nach CAD-Daten aus Sand und Bindemittel im Schichtbau Formen oder Kerne, die in konventionellen Verfahren nur mit deutlich größerem finanziellen und zeitlichen Aufwand realisiert werden könnten – wenn überhaupt.

Im gesamten, weitgehend analogen Produktionsprozess aber bilden diese Druckmaschinen meist digitale Inseln, die das wahre Potenzial der Technologie nicht 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“, so der Digitalisierungsexperte Philipp Mayer. Mit seinem Unternehmen Codestryke hat er sich auf die Generierung von Mehrwerten in der Industrie 4.0 spezialisiert.

Gemeinsam mit Ex-One, dem weltweiten Hersteller industrieller 3D-Drucker mit Binder-Jetting-Technologie, haben die Digitalisierer die Industrie 4.0-App Ex-One Scout entwickelt. Die App macht die Daten aus dem Drucker über die Cloud verfüg- und verwertbar. Sie ist kompatibel mit allen Ex-One-Neuentwicklungen mit Siemenssteuerung. 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.

Mobile Echtzeitüberwachung

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.

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 Ex-One-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.

Optimierte Auslastung

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.

Start der digitalen Reise

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. Die Perspektiven sind vielfältig: „3D-Drucker können das Herzstück einer komplett digitalen Fertigung bilden. Die Anbindung an die Cloud ist der Start der digitalen Reise“, so Eric Bader, Managing Director Ex-One.

Ex-One GmbH
Daimlerstrasse 22
86368 Gersthofen
www.exone.com

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