NextGenAM: AM-productielijn voor 24/7 3D metaalprinten

5 mei 2019

3 minutes read

EOS, Premium Aerotec en Daimler hebben het NextGenAM project afgerond met een demonstratie van deze vergaand geautomatiseerde productielijn voor 24/7 manarm 3D metaalprinten. De kern van het concept is de software, in combinatie met de interfaces, die de losse onderdelen van de lijn met elkaar én met het bovenliggend ERP-systeem verbindt. De planning van buildjobs wordt automatisch gemaakt, waarbij de software de optimale balans zoekt tussen printkosten per onderdeel en onbemand nabewerken.

Twee jaar naar nadat EOS, Daimler en Airbus-dochter Premium Aerotec hun visie op industriële additive manufacturing in Varel ontvouwden, hebben ze de werkende AM-productielijn opgeleverd. Dat het project om méér gaat dan een demonstratie, blijkt uit het feit dat Daimler al spare parts op de lijn heeft gemaakt. Voor de vrachtwagendivisie zijn motorsteunen op de lijn geproduceerd die daadwerkelijk ingebouwd worden.

EOS, Daimler en Premium Aerotec reduceren kosten AM-delen met 50%

nextgenAM Varel — Mobiele robots zorgen voor het transport van de units met daarin de 3D geprinte onderdelen.

3D metaalprinten naar industrieel niveau

De drie Duitse bedrijven hebben met dit project willen aantonen hoe 3D metaalprinten van hoogwaardige componenten naar een industrieel niveau kan worden getild. Daarvoor is het integrale proces, van printjobvoorbereiding tot en met postprocessing en heattreatment geïntegreerd in één lijn. Deze lijn werkt 24/7 manarm. Dat is een noodzakelijke stap om de kosten omlaag te brengen. “Het printen zelf behelst slechts 30 procent van de productiekosten. De rest van de kosten zit in de voorbereiding en de nabewerking”, aldus Gerd Weber, tot voor kort hoofd van de productie bij Premium Aerotec. Door de stappen rond het feitelijke printproces te automatiseren, reduceren de drie projectpartners de kosten per onderdeel met 50%, vergeleken met een standalone oplossing.

Tot 98% poeder automatisch verwijderen

De complete bouwkamer wordt zodra de buildjob op de EOS M 400-4 klaar is door een automatisch transportsysteem uitgenomen en naar het uitpakstation gebracht. Hier wordt afhankelijk van de geometrie van het werkstuk tot 98% van het poeder automatisch verwijderd. Het projectteam verwacht dat dit nog verder geoptimaliseerd kan worden tot zelfs 99%. Overtollig poeder wordt automatisch teruggevoerd naar het poederstation van EOS. Hier wordt het gezeefd en bruikbaar metaalpoeder wordt opnieuw naar het AM-systeem gevoerd.

Post processing cel automatisch beladen

De bouwplaat met daarop de producten wordt automatisch naar de post processing cel gebracht. Hier plaatst een Kuka robot de bouwplaat in het meetstation (3D scanner), eventueel een manueel station om de laatste procenten poeder te verwijderen, een oven voor heat treatment en tot slot worden de werkstukken met de Kasto AMC unit van de bouwplaat verwijderd. Het nabewerken is hiermee praktisch volledig geautomatiseerd. Er wordt met een nulpunt spansysteem in de bouwplaat gewerkt.

Centrale aansturing en bewaking

De kern van de NextGenAM 24/7 AM productielijn is echter de software, samen met de interfaces om de machines met elkaar te laten communiceren. “Alles wordt centraal aangestuurd en bewaakt”, aldus Kim Kappen, vanuit Premium Aerotec betrokken bij het Next Gen AM project. De orders komen vanuit het ERP-systeem. De planningsoftware houdt rekening met de meest efficiënte werkwijze per productiestap en zoekt daar een optimale balans voor. Meer producten op een bouwplaat kan wel goed zijn voor de prijs per product, als daardoor het automatisch verwijderen van het poeder niet meer kan, wordt het kostenvoordeel bij die stap wellicht teniet gedaan. Dat soort scenario’s rekent de software door. Bij de presentatie werd duidelijk dat de projectpartners verwachten dat op dit vlak nodig de nodige stappen gezet kunnen worden om de efficiency nog verder te verbeteren. Het AM-systeem start automatisch – zonder tussenkomst van de mens – een volgende buildjob. Door van elke processtap digitaal data op te slaan, ontstaat gaandeweg een digital twin van het product.

Zo vindt onder andere de kwaliteitscontrole in de vorm van het meten van de geometrie automatisch plaats.

Luchtvaartindustrie heeft geen alternatief

Adrian Keppler, CEO van EOS, bestempelt de resultaten van het NextGenAM project als een mijlpaal voor additive manufacturing. “Hier is de virtuele fabriek die op de Hannover Messe te zien was, tastbaar.” Volgens hem is het inzicht dat het niet alleen om 3D printen gaat de kiem waaruit de huidige oplossing is voortgekomen. “We zetten hiermee een stap naar industriële AM productie.” Thomas Ehm, directievoorzitter van Premium Aerotec, denkt dat luchtvaarttoeleveranciers geen alternatief hebben dan investeren in additive manufacturing en voorop blijven lopen. Hij verwacht dat over 10 jaar complete printfabrieken onderdelen voor vliegtuigen produceren. “Tegen die tijd hebben we nog steeds veel traditionele processen, maar we zullen er dan vele hebben omgezet naar additive manufacturing.”

In de juni editie van 3D Print magazine kun je een uitgebreide reportage lezen over de officiële afsluiting van het NextGenAM project, inclusief een visie van Klaus Röwe, programmaleider A320 bij Airbus, op de toekomstige rol van additive manufacturing.