Im Projekt NextGenAM haben Premium Aerotec, Daimler und EOS gemeinsam im Mai 2017 begonnen, die Grundlagen eines Produktionssystems für eine künftige Serienfertigung mittels 3D-Druck zu entwickeln. Darüber berichteten unter anderem: die Fachmagazine 3D Grenzenlos, 3D Natives und KEM sowie die Webseite B4B Wirtschaftsleben Schwaben.
Seit dem Start hat das Projektteam den gesamten AM-Prozess auf Automatisierungspotenziale hin geprüft. Nun wurde die erste Pilotanlage im Technologiezentrum von Premium AEROTEC in Varel in Betrieb genommen – ein wichtiger Meilenstein.
Das auf der EOS M 400-4 additiv gefertigte Bauteil wird in einem Container mittels fahrerlosem Transportfahrzeug zur nächsten Station befördert (Quelle: EOS).
Die Pulverstation IPM M Powder Station L versorgt die M 400-4 mit Pulverwerkstoff vor und während der Bauzyklen und sichert ausreichende Materialverfügbarkeit (Quelle: EOS).
Ein Roboter entnimmt die additiv gefertigten Bauteile, die sich noch auf der Bauplattform befinden (Quelle: EOS).
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Gesamtsystems zum Herstellen von Bauteilen aus Aluminium für die Branchen Automobil sowie Luft-und Raumfahrt.
Dr. Tobias Ehm (Quelle: Premium Aerotec)
„In diesem Projekt haben wir es bereits geschafft, die Produktionskosten für ein Bauteil deutlich zu reduzieren. Damit schaffen wir eine wirtschaftliche Perspektive für große digitale 3D-Druck-Fabriken.“
(Dr. Thomas Ehm, Vorsitzender der Geschäftsführung von Premium Aerotec)
Die Pilotanlage besteht aus Maschinen zur additiven Fertigung, zur Nachbearbeitung und zur Qualitätssicherung. Das Besondere ist, dass ein großer Teil der einzelnen und das Zusammenspiel aller additiven und konventionellen Prozessschritte vollautomatisiert und integriert abläuft. Manuelle Schritte wurden eliminiert.
Im Ergebnis werden so komplexe sowie leichte und gleichzeitig stabile Bauteile gefertigt, der hohe Automatisierungsgrad ist Basis für eine wirtschaftliche Produktion.
Die Pilotanlage im Detail
Kern ist das Vier-Laser-System EOS M 400-4 zum metallbasierten industriellen 3D-Druck. Es wird kombiniert mit den Peripherielösungen des Shared-Modules-Konzepts von EOS. Beispielsweise ist das Laser-System mit einer Pulverstation ausgestattet und mit einer allein stehenden Rüst- sowie Auspackstation verbunden.
Dr. Tobias Abeln (Quelle: EOS)
„Die Integration des AM-Produktionsprozesses in eine automatisierte Fertigungslinie ist ein wichtiger Meilenstein für einen breiten Anwendungsbereich unserer Technologie in der Serienproduktion.“
(Dr. Tobias Abeln, Geschäftsführer Technik und Entwicklung (CTO), EOS)
Im Ergebnis können das Befüllen und Entleeren des Systems mit dem Aluminiumwerkstoff, das Rüsten des Systems zur Vorbereitung eines neuen Bauauftrags sowie das Auspacken der gefertigten Bauteile aus dem Pulverbett unabhängig vom und parallel zum eigentlichen AM-Bauprozess durchgeführt werden. Das steigert die Produktivität des Fertigungsvorgangs deutlich.
Die additiv gefertigten Bauteile werden zwischen den einzelnen Stationen automatisiert und unter Schutzgas in einem Container auf einem fahrerlosen Fahrzeug transportiert.
Zum Nachbearbeiten nimmt ein Roboter die Bauplattform mit den Bauteilen aus der Rüststation und legt sie zur Wärmenachbehandlung in einen Ofen. Danach übergibt er sie für die Qualitätssicherung zu einer 3D-Vermessungsstation. Abschließend gelangt die Bauplattform zu einer Säge, welche die Teile von der Plattform trennt.
Die Partner des Projekts NextGenAM
EOS steuert die Kompetenz im industriellen 3D-Druck bei
Premium Aerotec liefert als erster Hersteller 3D-gedruckte Strukturbauteile für Airbus-Flugzeuge, bislang allerdings aus Titanpulver
Daimler bringt die Erfahrung aus der Großserienproduktion mit.
„Der 3D-Druck ist auf dem besten Wege, sich im Automobilbereich als zusätzliche variantenreiche Produktionsmethode zu etablieren. Mit diesem gemeinsamen Vorentwicklungsprojekt kommen wir einen erheblichen Schritt weiter in Richtung Wirtschaftlichkeit des metallischen 3D-Drucks entlang der Prozesskette. Damit wird der Grundstein gelegt für eine künftige Realisierung größerer Stückzahlen im automobilen Serienproduktionsprozess – mit gleicher Zuverlässigkeit, Funktionalität, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit wie bei Bauteilen aus konventioneller Fertigung.“
(Jasmin Eichler, Daimler AG, Leiterin Forschung Future Technologies:)
In den kommenden Monaten wird die Pilotprozesskette im Technologiezentrum in Varel weiter getestet und Teile der Anlage auditiert. Außerdem werden Produktionsdaten gesammelt und ausgewertet, um genaue Daten zu Prozesszeiten, Wirtschaftlichkeit und Kostenoptimierung zu erheben. Damit rückt das NextGenAM-Projekt dem Ziel, hochkomplexe Bauteile aus Aluminium wirtschaftlich additiv in Serie zu fertigen, kontinuierlich näher.
Bild oben: Die aufgebaute Pilotanlage des NextGenAM Projekts zur automatisierten additiven Fertigung im Detail, v.l.n.r.: Bandsäge, Kuka-Roboter, dahinter: 3D-Vermessungsstation (Geometrisch Optische Messung / GOM), Rüststation, Auspackstation, davor: Transportfahrzeug (AGV), EOS M 400-4 (Quelle: EOS).
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