3D-Druck : Siemens treibt die Industrialisierung von Additive Manufacturing voran

Ein ganzheitliches Paket für die Industrialisierung der additiven Fertigung bietet Siemens seit diesem Herbst an. Das Digital Enterprise Portfolio zeigt den Kunden End-to-End-Lösungen entlang der Wertschöpfungskette, angefangen vom Design über die automatisierte Fertigung bis hin zu Services. Das Angebot an Industriesoftware und Automatisierung enthält Simulationssoftware und CNC-Technologie. Zusammen mit strategischen Partnern zeigt Siemens auch schon reale Additive-Manufacturing-Anwendungsfälle mit durchgehender Integration zu den vier wesentlichen Technologien: Binder Jetting, Powder Bed Fusion, Material Extrusion und Directed Energy Deposition. "Dabei sind unsere Tools für Entwicklung, Simulation, Produktionsvorbereitung und 3D-Druck bei Siemens in einem durchgängigen System, dem Digital Enterprise Portfolio, zusammengefasst und nahtlos in die Produktionslösung unserer Partner integriert. In den letzten Monaten konnten wir dieses Portfolio nochmal deutlich um weitere Innovationen erweitern.“, erklärt Karsten Heuser, Vice President Additive Manufacturing bei Siemens Digital Industries.

Die Innovationen, die Siemens mit Partnern entwickelt hat, zeigen unterschiedliche Industrieanwendungen, die sich an der durchgängigen Digitalisierung entlang der Prozesskette orientieren. Ein wesentlicher Fortschritt ist bei der Optimierung des Druckprozesses der pulverbasierten additiven Fertigung erzielt worden. Lokale Überhitzungen, die entstehen können, während der Laser sich auf einprogrammierten Spuren über das Pulver bewegt, können den Druckprozess oder die Form des Bauteils beeinträchtigen. Mit NX AM Path Optimizer, einer neuen Beta-Technologie, die in die NX-Software integriert ist, kann man den Druckprozess während der Produktionsplanung lokal anpassen und optimieren, indem ein maschineller Lernalgorithmus mit Daten aus einer multiphysikalischen Simulation trainiert wird. Sobald mit dem AM Path Optimizer eine drohende Überhitzung erkannt wird, werden anhand dieser Technologie Laserwege und Prozessparameter schnell neu berechnet und korrigiert. Diese Technologie ergänzt die im vergangenen Jahr eingeführte Simcenter 3D Additive Manufacturing Process Simulation und wird mit dem Maschinenbauer Trumpf als Partner vorgestellt.

Im Bereich Maschinenausrüstung präsentiert Siemens gemeinsam mit Scanlab eine integrierte Steuerungslösung für Hersteller, die Maschinen für verschiedenste Laserbearbeitungsverfahren bauen. Die in der Kooperation entwickelte Lösung integriert eine Scan-Kopf-Ansteuerung in die Maschinensteuerung. Eine gemeinsame IPC-Plattform für PLC-, HMI- und Scan-Kopf-Steuerung vereint sämtliche Automatisierungsaufgaben auf einem Gesamtsystem und ermöglicht somit schnellere Abfragen durch reduzierte Schnittstellen.

Für eine innovative Lösung zur Produktionsausführung ist Siemens eine Kooperation mit CEAD eingegangen: Ergebnis ist der AM Flexbot. Die Maschine umfasst einen Comau-Roboterarm, der mit Sinumerik Run MyRobot /Direct Control gesteuert wird und mit einer Einschneckenextrudereinheit ausgerüstet ist. Dadurch erreicht der AM Flexbot trotz komplexer Roboterbewegung die erforderliche Präzision für großformatiges Freiformdrucken und kann somit Material korrekt auftragen und anschließend die endgültige Kontur präzise fräsen. Zusammen mit CEADs patentierter CFAM-Technologie (Continuous Fibre Additive Manufacturing) ist das 3D-Drucken von endlosfaserverstärkten Produkten in großem Maßstab auch mit hoher Geschwindigkeit möglich.

IoT Services Consulting zeigt mit dem digitalen AM-Fabrikbaukasten einen weiteren Baustein zur Industrialisierung der additiven Fertigung. Das Unternehmen vereint dabei sein Know-how im Bereich konventioneller Fabrikplanung mit seiner AM-Expertise. Siemens IoT Services Consulting unterstützt mit einem modularen Ansatz die Industrialisierung der AM-Technologie, angefangen von der Strategieentwicklung über die Optimierung des Produktdesigns, die Gestaltung des Herstellprozesses, die Pilotierung, die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bis hin zur Planung und Realisierung einer schlüsselfertigen AM-Fabrik. Basierend auf dem digitalen Zwilling wird ein flexibles und skalierbares Fertigungskonzept entwickelt und validiert, das bereits vor Produktionsstart den Anforderungen einer klassischen Serienfertigung bezüglich Produktivität und Kosten gerecht wird sowie eine frühzeitige Zertifizierung ermöglicht.

Gemeinsam mit EOS zeigt das Unternehmen in diesem Kontext, dass die Erweiterung von der Maschine zur integrierten Linie in der Realität bereits umsetzbar ist. Mit dem strategischen Partner arbeitet Siemens sukzessive an gemeinsamen Lösungen für die industrielle AM-Fabrik. Auf der Formnext präsentiert EOS die EOS Shared Modules für die EOS M 400 Serie, die mit Steuerungs- und Antriebstechnik aus dem Siemens Digital Enterprise Portfolio ausgerüstet sind und mit denen eine vollautomatisierte AM-Fabrik umsetzbar ist. Zudem demonstriert Siemens einen Druck-Workflow, der in NX-Software integriert und mit EOSPRINT verknüpft ist. Der Workflow ermöglicht die Anwendung der Identify3D Technology Suite, einer Lösung zum Schutze geistigen Eigentums, Qualitätssicherung und Datensicherheit in allen Phasen der digitalen Fertigung.

Die digitale AM-Plattform von Siemens steht nach der abgeschlossenen Pilotphase nun allen am AM-Ökosystem Beteiligten zur Verfügung. Das Konzept, das im April 2018 erstmals vorgestellt wurde, ist heute eine marktreife Cloud-basierte Lösung, die die Zusammenarbeit und Prozesskoordination zwischen Ingenieuren, Einkäufern und Lieferanten von 3D-Druckteilen fördert.