Die Zukunft des 3D-Drucks:12 wichtige Erkenntnisse der AMFG-Digitalkonferenz AM Landscape 2020 (Teil 1)

Im April brachte AMFG 3D-Druckexperten und -Experten zu unserer ersten Additive Manufacturing Landscape Digital Conference 2020 zusammen, auf der wir Perspektiven und Einblicke in den aktuellen Stand der Branche austauschten.

Die gemeinsamen Themen der Konferenz drehten sich um die laufenden Bemühungen im Kampf gegen die COVID-19-Pandemie, die Rolle des 3D-Drucks in Lieferketten und die weitere Entwicklung von Technologien, Materialien und Software für die additive Fertigung (AM).

Für diejenigen, die nicht an der Konferenz teilnehmen konnten, haben wir diesen Artikel zusammengestellt, in dem die wichtigsten Erkenntnisse aus der AM Landscape-Konferenz untersucht werden. Sie können auch unseren YouTube-Kanal besuchen, um sich die Präsentationen der Referenten online anzusehen.

1. Die Branche wächst weiter

Victoria Akinsowon, Senior Marketing Manager bei AMFG, eröffnete mit ihr die Konferenz Keynote-Rede, die den Zustand der AM-Branche im Jahr 2020 skizzierte. 

Trotz des weltweiten Kampfes gegen die COVID-19-Pandemie setzt die 3D-Drucktechnologie ihren Weg der Industrialisierung fort. Neben externen Faktoren treten weiterhin neue Akteure in den AM-Markt ein, während Akquisitionen und Partnerschaften in der gesamten Branche weiterhin gedeihen.

Das Wachstum der Branche wird in der kommenden Infografik der AMFG zur Additive Manufacturing Landscape 2020 besonders deutlich. 

Neben der Industriereife, Konnektivität sowohl auf Maschinen- als auch auf Workflow-Ebene und Zusammenarbeit wachsen als Schlüsselthemen, die die Branche vorantreiben.

2. Materialien sind nur ein Teil des 3D-Druck-Puzzles

Hochleistungspolymere eröffnen zahlreiche Möglichkeiten für fortschrittliche 3D-Druckanwendungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Automobilindustrie.

In der ersten Präsentation auf der Konferenz tauchte Brian Alexander, Global Product &Business Development Manager bei Solvay, in die Entwicklung von Hochleistungskunststoffen für den 3D-Druck und deren Erschließung neuer Anwendungen für die Technologie ein .

Der Prozess der Entwicklung von Hochleistungsmaterialien ist „kein einfacher Weg“, sagte Brian und erfordert Zusammenarbeit an allen Fronten.

‘Die additive Fertigung besteht aus drei Hauptteilen. Es ist wie ein dreibeiniger Hocker:Sie können so viele Materialien haben, wie Sie möchten, aber wenn Sie nicht über die Ausrüstung und die Verarbeitungsmöglichkeiten verfügen, um sie zu verarbeiten, wird der Hocker umfallen.' 

Deshalb arbeitet Solvay seit drei bis vier Jahren daran, das Prozessverständnis und das Anlagenwissen zu vereinen, um Hochleistungspolymere auf den Markt bringen zu können.

Solvay gilt heute als Marktführer für PEEK-Filamente und entwickelt auch pulverförmige Materialien für Pulverbettschmelzverfahren wie SLS.

Da es wichtig ist Um zu wissen, wie man Materialien verarbeitet, ist es auch wichtig zu verstehen, wie man das Design am besten für AM nutzt.

In diesem Punkt betonte Alexander die Notwendigkeit einer Simulation, die es Ingenieuren ermöglicht, vorherzusagen, wie sich das Material nach dem Drucken verhalten wird. Simulationsergebnisse helfen, das Design eines Teils zu optimieren, mit dem ultimativen Ziel, seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern und Teileausfälle zu vermeiden.

Nur durch die Kombination des Wissens über Materialien, Prozesse und Design ist es möglich, Öffnen Sie die Tür für einen zuverlässigeren Einsatz des 3D-Drucks in verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus.

3. Software und Automatisierung sind entscheidend für die Massenanpassung mit 3D-Druck

Massenanpassung ermöglicht es Unternehmen, Chargen von Dutzenden von Artikeln kostengünstig zu produzieren, im Vergleich zu Chargen von mehreren zehn Millionen, die normalerweise durch Massenproduktion hergestellt werden.

Das an und für sich ist eine Herausforderung, aber es gibt eine Technologie, die dies ermöglicht – und das ist der 3D-Druck.

Der nächste Referent, Timm Kragl, Senior Consultant bei der Phanos GmbH, einem 3D-Druck-Beratungsunternehmen, untersuchte, wie Unternehmen mit dem 3D-Druck heute kundenspezifische Teile produzieren können, den typischen Arbeitsablauf und die damit verbundenen Herausforderungen. Eine Frage, die sich beispielsweise beim Einsatz von 3D-Druck zur Herstellung kundenspezifischer Teile stellt, ist, wie sehr ähnliche Teile identifiziert werden können, die in einem Build gedruckt wurden.

Timm Kragl zeigte mehrere Wege auf, darunter das gedruckte Etikett, das 3D-Scannen und den Abgleich mit der 3D-Datei.

Es wurde jedoch auch festgestellt, dass unterschiedliche Anwendungen sehr wahrscheinlich unterschiedliche Ansätze zur Identifizierung kundenspezifischer Teile und zur Durchführung von QS-Prüfungen erfordern würden.

Laut Kragl werden fortschrittliche Software und Workflow-Automatisierung entscheidend für den erfolgreichen Einsatz des 3D-Drucks für die Teileanpassung sein. Die Lösungen umfassen 3D-Scanning, Augmented Reality, den Einsatz von QR-Codes und MES-Software zur Datenübertragung und Rückverfolgbarkeit.

4. Wichtige Säulen, die den Übergang zur additiven Produktion unterstützen 

In der visuellsten Präsentation der AM Landscape-Konferenz diskutierte James Ashby, Additive Production Development Manager UK bei Bowman AP, was es bedeutet, 3D-Druck für die Produktion einzusetzen.

Ashby argumentierte, dass die Fertigung auf vier Säulen ruht:Rückverfolgbarkeit, Wiederholbarkeit, Genauigkeit und Verifizierung.

Wenn es um die Rückverfolgbarkeit geht, kann Bowman AP durch eine Seriennummer auf dem Teil wissen, wann das Teil gebaut wurde, welche Materialcharge darin enthalten ist, wie es inspiziert wurde und welche Parameter beteiligt waren im Prozess.

Ebenso wichtig ist ein wiederholbares System.

'Wenn Sie nicht mit einem wiederholbaren System bauen, wenn Sie mit etwas bauen, das Sie optimieren müssen und spielen Sie herum, wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Änderungen in der Mitte des Builds vorgenommen wurden, bauen Sie Modelle und keine Kundenteile“, sagte Ashby.

Die dritte Säule – Genauigkeit – bedeutet vom Kunden geforderte Toleranzen. Und schließlich muss ein Hersteller, der AM für die Produktion einsetzt, in der Lage sein, die Bauparameter, die Materialien bis zur Quelle und den Inspektionsprozess zu überprüfen.

„Wenn Sie Dinge in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Militär, Orthesen und Prothetik einsetzen, müssen Sie in der Lage sein, zu überprüfen, was Sie tun. Wenn du das nicht kannst, machst du Modelle“, sagte Ashby.

Die Umstellung auf die Produktion mit 3D-Druck erfordert von jedem Hersteller, diese vier Säulen zu berücksichtigen, und Ashby besteht darauf, dass man nur dann behaupten kann, wenn alle vier Elemente berücksichtigt werden, dass man Produktionsteile herstellt, nicht nur Prototypen.

5. Der großformatige 3D-Druck reift weiter

Der großformatige 3D-Druck rückt als kostengünstige und flexible Lösung zur Herstellung großer Teile in den Vordergrund. BigRep ist ein Unternehmen, das die Entwicklung von großformatigen Polymer-3D-Druckern vorantreibt.

In seinem Vortrag ging Martin Back, Managing Director von BigRep, darauf ein, wie das Unternehmen mit seinen großformatigen AM-Lösungen Supply Chains unterstützt.

Produktionshilfen und Gussmodelle sind derzeit die beliebtesten Anwendungen für BigRep 3D-Drucker. Rund 20 Prozent der Kunden des Unternehmens nutzen jedoch den großformatigen 3D-Druck für Produktionsteile wie Elektronikgehäuse und On-Demand-Ersatzteile für Züge.

Ein Beispiel für ein Produktionsteil, hervorgehoben durch Back, ist eine für Airbus gefertigte Kunststoffbox zum Transport verschiedener Teile.

Traditionell wird die Produktion dieser Box ausgelagert, was zu langen Vorlaufzeiten und der Unfähigkeit zur Produktion auf Abruf führt.

Großformatiger 3D-Druck löst diese Herausforderungen, indem er die Möglichkeit bietet, lokal zu produzieren. Dadurch können Teile bedarfsgerecht gefertigt und die Durchlaufzeiten von mehreren Wochen auf wenige Tage verkürzt werden.

Ein bemerkenswerter Fortschritt im großformatigen 3D-Druck, insbesondere mit den Lösungen von BigRep, war wohl die Einführung der Metering Extruder Technology (MXT).

MXT ist ein neuer Ansatz zum Extrudieren von Kunststoffmaterial, der den Prozess viel schneller macht. Das MXT-System macht Berichten zufolge die neuesten Drucker von BigRep fünfmal schneller als aktuelle Extrusionsmaschinen und trägt zu einer viel höheren Präzision bei Die größte Herausforderung für ihre breitere Einführung bleibt der Mangel an Fachwissen.

„Wir müssen es den Menschen leicht machen, Additive zu verwenden. Es muss ein alltägliches Werkzeug werden.“ Dabei bedeutet Back, dass wir unter anderem die Designerstellungs- und Datenhandhabungsprozesse vereinfachen müssen.

„Langsam kommen wir dahin“, schloss er.

6. Software kann helfen, Engpässe im 3D-Druck-Workflow zu beseitigen 

Der Übergang vom 3D-Druck in die Produktion bietet nicht nur neue Möglichkeiten, sondern auch viele neue Herausforderungen. Felix Dörr von AMFG beleuchtete die häufigsten Engpässe im 3D-Druck-Workflow und wie Software diese lösen kann.

Felix stellt fest, dass die Herausforderungen des Workflows, wie das Fehlen eines adäquaten Systems für das Anfrage- und Projektmanagement, heute erfolgreich angegangen werden. Ein Bereich des AM-Workflows bleibt jedoch weitgehend übersehen – Postproduktion und QS-Management.

Viele Hersteller wollen ihre Maschinenkapazität und Auslastung optimieren und produzieren immer mehr Teile.

Allerdings können diese Teile noch zu oft nicht an den Kunden geliefert werden. Aufgrund des ineffizienten, stark manuellen Nachbearbeitungsmanagements stapeln sich Teile während der Nachbearbeitungsschritte und warten dann in Qualitätssicherungsstationen, um geprüft zu werden, bevor sie freigegeben und an die Kunden versandt werden.

'Wenn diese Probleme löst man nicht in der Nachbearbeitung und im Qualitätsmanagement, man hat insgesamt keinen soliden Workflow', so Dörr.

Die wichtigste Erkenntnis aus der Präsentation ist, dass alle Prozesse und Workflow-Schritte miteinander verbunden und integriert werden müssen, um AM in vollem Umfang nutzen zu können.

Ein großer Teil der Lösung ist intelligente Workflow-Software, die mit Blick auf die Bedürfnisse und Anforderungen der AM-Technologie entwickelt wurde. Diese auch als Manufacturing Execution System (MES) bezeichnete Software unterstützt Hersteller bei der Planung, Steuerung und Ausführung aller Prozesse rund um die AM-Produktion.

In seinem Vortrag betonte Dörr, dass MES-Software nicht im luftleeren Raum existiert und ihre Weiterentwicklung Kooperationen mit der Industrie und Standardisierung erfordert.

„Es ist wichtig, Standards zu schaffen, damit wir uns einfach mit Maschinen, anderen Softwarepaketen und Lieferanten verbinden können“, fuhr er fort. „Nur wenn wir gemeinsam neue Standards schaffen, werden wir die additive Fertigung für die Produktion attraktiver machen.“

Das ist Teil 1 der Konferenz-Tipps. Bleiben Sie dran für Teil 2, den wir nächste Woche teilen werden!