Institute of Production Engineering and Machine Tools Research Publications
Integration additiver Herstellverfahren in die industrielle Prozess-, Fertigungs- und IT-Kette

Integration additiver Herstellverfahren in die industrielle Prozess-, Fertigungs- und IT-Kette

Categories Zeitschriften/Aufsätze (reviewed)
Year 2021
Authors D’Agostino, N., Billmeyer, J., Denkena, B., Glockner, P., Lindecke, P. N. J., Michael, J., Riedel, T. A., Sittig, D., Waldschmidt, J., Wichmann, M.:
Published in Frauenhofer IAPT (2021), 144 Seiten.
Description

Der Markt der additiven Fertigung (AM – Additive Manufacturing) wächst derzeit sehr rapide, mit durchschnittlich 20% jährlich [Wohlers]. Der Markt der additiven Fertigung ist aber z. B. gemessen am Gesamtumsatz des Maschinenbaumarkts sehr klein (<1%) [Rol16]. Wesentliche Hindernisse für den Einsatz additiver Fertigung für metallische Werkstoffe im industriellen Maßstab sind heute:

• Kein parametrisches, attributives Datenformat: Es gibt kein geeignetes Datenformat, welches Fertigungsdaten für die AM Anlagen und gleichzeitig für nachgelagerte Prozesse (z. B. Fräsbearbeitung) integriert.

• Software unzureichender Interoperabilität: Für die Erzeugung von AM Daten und deren Nachbearbeitung ist der Einsatz zahlreicher Software-Tools notwendig (Strukturoptimierung, CAD-Design, Stützstrukturen, CAM und NC-Maschinendaten).

• Unzureichende Automatisierung der vor- und nachgelagerten Prozessschritte: Jeder einzelne Prozessschritt in der Fertigungskette weist ein großes Potential hinsichtlich Automatisierung und Effizienzsteigerung auf.

• Hohe Kosten für AM Bauteile: AM Bauteile sind in vielen Fällen zu teuer, da die AM Prozesskosten (auf Grund geringer Aufbauraten) zu hoch sind.

Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung einer durchgängigen digitalen Prozesskette, die eine Automatisierung der vor- und nachgelagerten Prozesse in der additiven Fertigung ermöglicht. Durch die Entwicklungen soll eine Reduktion der Durchlaufzeit entlang der gesamten Prozesskette um 60% sowie Senkung der AM Bauteilkosten um 30% erreicht werden. Zur Überwindung der Hindernisse sind folgende Entwicklungen geplant:

• Entwicklung 1: Ein Datencontainer auf Basis von AutomationML, bei dem parametrische und attributive Informationen gespeichert und entlang der gesamten Prozesskette verwendet werden können.

• Entwicklung 2: Ein Software-Tool zur Vereinfachung der AM Datenvorbereitung, das eine Automatisierung der Prozessschritte zulässt und eine Zeitersparnis von 50% in der Datenvorbereitung verspricht.

• Entwicklung 3: Die Fertigungsdaten des AM-Prozesses werden in die Prozesskette der spanenden Nacharbeit integriert, um den manuellen Zeitaufwand für die Programmierung um 60% und die Kosten für die Nachbearbeitung um 35% zu senken.

• Entwicklung 4: Optimierung des AM Prozesses, um die Zeit für den AM Prozess um 25% und die Kosten für den AM Prozess um 15% zu senken.

Alle Unternehmen streben eine wirtschaftliche Verwertung durch einen gesteigerten Verkauf von AM-Produkten (implantcast GmbH, MBFZ toolcraft GmbH, Quast Präzisionstechnik Abschlussbericht Projekt PROFIT Seite 2 GmbH), AM-Anlagen (Concept Laser GmbH) oder Dienstleistungen (Cenit AG) und Software (Cenit AG, Altair Engineering GmbH) an. Der Projekterfolg wird anhand ausgewählter Demonstratorbauteile aus der Luftfahrt und Medizintechnik überprüft (Leitschaufelcluster Luftfahrt, Beschlag für A320, Hüftpfanne aus Serienproduktion in der Medizintechnik).  

DOI 10.24406/IAPT-N-637938