3D-Druck in der Gießerei-Industrie

Der 3D-Druck nimmt mittlerweile einen festen Platz in der Gießerei-Industrie ein. In additiven Fertigungsverfahren lassen sich Sandformen für hochkomplexe und leichte Gussteile erzeugen, bei denen konventionelle Verfahren an ihre Grenzen stoßen. 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.

Speziell im Prototypenbau, bei kleinen Losgrößen oder komplexen Teilen kann der 3D-Druck seine Stärken ausspielen. 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 finanziellem und zeitlichem Aufwand realisiert werden könnten – wenn überhaupt.

Wertvolle Produktionsdaten

Im gesamten, weitgehend analogen Produktionsprozess bilden diese Druckmaschinen meist digitale Inseln, die das wahre Potenzial der Technologie nicht annähernd 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. Sein Prinzip: „Digitalisierung sollte kein Selbstzweck sein, sondern sich in Umsatz und Gewinn spiegeln“.

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

Über codestryke GmbH

codestryke unterstützt Maschinenbau- und Industrieunternehmen bei ihrer digitalen Transformation. An den Standorten München und Düsseldorf realisiert ein Team aus Developern, Solutions Architects, Consultants und Data Scientists für einen weltweiten Kundenkreis die Grundlagen für neue, IIoT-basierte Geschäftsmodelle. Dabei liegt der Fokus auf der Konzep-tion, Entwicklung und Implementierung von IIoT-Lösungen zur Erreichung konkreter Ge-schäftsziele. Global ist Software von codestryke bereits bei über 50 Kunden auf über 4,5 Mio. Maschinen und Devices im Einsatz.

Über ExOne GmbH

ExOne ist ein globaler Hersteller von 3D-Druckmaschinen, 3D-gedruckten Produkten, Materialien und Dienstleistungen für Industriekunden mit Hauptsitz in North Huntingdon, PA, und einem deutschen Standort in Gersthofen.

Seit mehr als 20 Jahren ist ExOne bei industriellen 3D-Druckanlagen mit Binder-Jetting-Technologie weltweit führend. Die Maschinen ermöglichen den 3D-Druck von Pulverpartikeln wie Metall, Sand, Keramik und anderen Werkstoffen, um Formen, Kerne, verlorene Werkzeuge und fertige Funktionsteile herzustellen. Die ExOne Binder-Jetting-3D-Drucker zählen zu den gefragtesten der Welt und werden in mehr als 95 von Experten überprüften technischen und wissenschaftlichen Fachartikeln genannt. 3D-Drucker von ExOne werden von Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen von der Luft- und Raumfahrt über den Automobilbau bis hin zu den Sektoren Energie und Verteidigung genutzt.

Quelle: codestryke GmbH  /
Bildvermerk Vorschaubild: ExOne GmbH/codestryke GmbH /
Bildvermerk Beitragsbild: ExOne GmbH