Use Case Entpulvern von Raketenteilen: Rocket Factory Augsburg vertraut auf automatische Pulverentfernung von Solukon
In der Raumfahrt ist wiederholbares und verlässliches Postprocessing besonders wichtig. Deswegen greift RFA auf Entpulverungslösungen von Solukon zurück.
In der Raumfahrt ist wiederholbares und verlässliches Postprocessing besonders wichtig. Deswegen greift RFA auf Entpulverungslösungen von Solukon zurück.
Die Rocket Factory Augsburg ist ein deutsches New Space Unternehmen. Ziel des Unternehmens ist es, den Markt für kommerzielle Satellitenstarts ins All zu revolutionieren. Denn der Bedarf an Satelliten im All wird in den kommenden Jahren immer weiter steigen – moderne Kommunikationsformen, Navigation oder Smart Farming sind nur einige Beispiele, für die vermehrt Satelliten ins All geschossen werden müssen.
RFA setzt auf eine möglichst preiswerte Produktion von Trägerraketen. Zentrale Raketenbauteile, wie der Helix Engine oder die Brennkammer, werden dabei additiv gefertigt. Denn so lassen sich schnell und einfach individuelle und komplexe Bauteile produzieren. „Um die Funktionalität der Raketenbauteile gewährleisten zu können, müssen additiv gefertigte Bauteile restlos entpulvert werden“, sagt Vasyl Kashevko, Team Lead AM bei der Rocket Factory. Hier setzt RFA auf automatische Entpulverung mit der Solukon SFM-AT800-S.
Solukon macht das Entpulvern von Raketenteilen verlässlich und wiederholbar
Das Entpulvern von Raketenteilen ist sehr anspruchsvoll. Denn häufig verfügen die Bauteile über komplexe innenliegende Strukturen, zum Beispiel Kühlkanäle. Bevor RFA eine Solukon-Anlage zur Verfügung hatte, erledigten sie die Pulverentfernung manuell oder halb-automatisch. „Hier hatten wir aber keine Garantie, dass die Bauteile auch wirklich sauber wurden“, sagt Vasyl Kashevko. „Mit automatischer Pulverentfernung von Solukon erzielen wir jetzt wiederholbare und verlässliche Reinigungsergebnisse.“
Nähere Einblicke zum Use Case Rocket Factory Augsburg finden Sie in diesem Video:
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Die Solukon SFM-AT800-S ist ein automatisches Entpulverungssystem zur Reinigung von komplexen Bauteilen aus Metall. Das System basiert auf der Solukon Smart Powder Recuperation Technologie SPR®. Durch programmierbare Bauteilrotation um zwei Achsen und Vibration innerhalb einer geschützten Atmosphäre kann das Pulver auch aus engen innenliegenden Kanälen zuverlässig auslaufen. Die SFM-AT800-S ist für Bauteile bis maximal 600 mm Höhe mit einem Maximalgewicht von 300 kg zugelassen. Weitere Informationen zur SFM-AT800-S finden Sie hier.
RFA hat in ihrer Produltionslinie eine Solukon SFM-AT800-S im Einsatz.
Postprocessing additiv gefertigter Raketenteile: Launcher erwirbt eine Solukon-Anlage
Das amerikanische Raumfahrtunternehmen Launcher vertraut für das Entpulvern künftig auf Solukon. Im Rahmen der Partnerschaft erwirbt das Unternehmen die Solukon SFM-AT1000-S für das Postprocessing von Raketenteilen.
Das amerikanische Raumfahrtunternehmen Launcher vertraut für das Entpulvern künftig auf Solukon. Im Rahmen der Partnerschaft erwirbt das Unternehmen die Solukon SFM-AT1000-S für das Postprocessing von Raketenteilen. Das Entpulverungssystem von Solukon bietet eine schnelle und effiziente Pulverentfernung für besonders große Anwendungen mit einer Höhe von bis zu 1.000 mm.
Das Post-Processing von Bauteilen ist ein signifikanter Schritt im additiven Fertigungsprozess. Durch die komplexen geometrischen Formen und zum Beispiel innere Kühlkanäle oder Strukturen kann die Entfernung von überschüssigem Pulver kompliziert und zeitaufwendig werden. Anwender sind zudem mit Faktoren wie der Explosionsgefahr, der Gesundheitsgefährdung am Arbeitsplatz, Arbeitskosten, einer effizienten Pulverrückgewinnung sowie dem Erreichen einer zufriedenstellenden Reinigungsqualität und der Wiederholbarkeit des Prozesses konfrontiert. Wegen seiner guten Wärmeleitfähigkeit setzt Launcher auf Kupfer (CuCrZr) im additiven Fertigungsprozess, welches aufgrund seiner Materialeigenschaften besonders schwer zu entfernen ist. Denn bei Kupfer-Pulver kommt es häufig zu Verklumpungen in innenliegenden Kanälen des Bauteils. In der Luft- und Raumfahrt sind Bauteile zudem häufig bis zu 1.000 mm hoch und wiegen mehrere hundert Kilogramm – manuelle Entpulverung kommt hier schnell an Ihre Grenzen.
Sichere und effiziente Pulverentfernung mit der SPR® Technologie
Solukon stellt sich diesen Herausforderungen mit der automatisierten Entpulverungstechnologie SPR® (Smart Powder Recuperation). Dabei wird rückständiges Pulver aus komplexen Hohlräumen und Kanälen durch programmierbare Bauteilrotation und Vibration innerhalb einer geschützten Atmosphäre sicher und zuverlässig entfernt und zur Wiederverwendung gesammelt. Die SPR® -Technologie macht die Pulverentfernung effizient und sicher. Die Reinigungsqualität erhöht sich signifikant bei gleichzeitig sinkenden Kosten.
Launcher ergänzt seine AM-Flotte um die Solukon SFM-AT1000-S
Launcher setzt von nun an auf Solukon als Postprocessing-Partner. Das US-amerikanische New Space Unternehmen erwirbt eine SFM-AT1000-S, die für die Herausforderungen besonders großer Bauteile entwickelt wurde, um Raketentriebwerke und Brennkammern zu entpulvern.
Launcher mit Sitz in Hawthorne, Kalifornien, ist ein branchenführender Hersteller von hocheffizienten Raketen und Transferfahrzeugen. Das Unternehmen betreibt derzeit eine Flotte von hochmodernen additiven Fertigungs- und anderen high-level Zubehöranlagen von Partnern wie Velo3D, EOS und AMCM. Heute produziert Launcher alle wichtigen Teile seines Transferfahrzeugs, des Orbiters und des E-2-Flüssigkeitsraketentriebwerks im eigenen Haus. Dies ist Teil der Unternehmensstrategie, bei der Entwicklung von Hochleistungsraketen und Transferfahrzeugen so kosteneffizient wie möglich zu testen und zu bauen.
Launcher setzt beim Entpulvern auf die Solukon SFM-AT1000-S.
„Wir freuen uns, das hochmoderne Entpulverungssystem in unsere ohnehin sehr fortschrittliche AM-Flotte aufnehmen zu können“, sagt Max Haot, Gründer und CEO von Launcher. Tim Berry, Head of Manufacturing bei Launcher, fügt hinzu: „Wir sehen, dass die automatische Pulverentfernung ein wesentlicher Schritt im Produktionsprozess ist. Für die abschließende Wärmebehandlung und das heißisostatische Pressen müssen alle Teile frei von jeglichem Pulver sein, was bei großen und schweren Teilen mit schwer zugänglichen inneren Kanälen eine besondere Herausforderung darstellt. Die SFM-AT1000-S wird dazu beitragen, unseren Produktionsprozess weiter zu automatisieren, da wir jetzt zuverlässige und wiederholbare Reinigungsergebnisse erzielen. Darüber hinaus profitieren wir von der Erfahrung und Unterstützung von Solukon bei der Optimierung unserer schnellen und zukunftsorientierten Produktionslinien.“
Launcher erwirbt ein System, das genau auf das Postprocessing von Raketenteilen zugeschnitten ist
Das erstmals 2019 vorgestellte Launcher E-2 Triebwerk wurde im M4K-Drucker des deutschen Herstellers AMCM gedruckt. Mit dem Kauf der SFM-AT1000-S durch Launcher schließt sich gewissermaßen ein Kreis. Denn Solukon entwickelte die SFM-AT1000-S erstmals auf Wunsch von AMCM, das eine Depowdering-Lösung für Teile aus genau diesem M4K-Drucker angefragt hatte.
Das E2-Triebwerk von Launcher. Quelle: Launcher
Die Solukon SFM-AT1000-S, eine Weiterentwicklung des SFM-AT800-S-Systems und eine speziell für große und schwere Teile konzipierte Version, entpulvert Bauteile mit einer Größe von bis zu 600 x 600 x 1.000 mm (XYZ) und einem Gewicht von bis zu 800 kg. Damit ist es das ideale Postprocessing-System für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Die Maschine verfügt über zwei endlos rotierende Achsen mit programmierbaren Servoantrieben, sodass sie das Teil entlang jeder erdenklichen Bahn bewegen kann. Eine individuelle Steuerung ist auch über einen Joystick möglich, um das Bauteil mit variabler Geschwindigkeit flexibel in jede Richtung zu bewegen und das Bewegungsmuster anschließend abzuspeichern. Das optionale Solukon Digital Factory ermöglicht zudem eine durchgängige Qualitätssicherung und Automationsintegration.
„Es ist uns eine Ehre, wieder einmal ein führendes New-Space-Unternehmen mit unserer SPR®-Technologie zu unterstützen. Unmittelbar nachdem die Nachfrage nach einer mit dem AMCM M4K-Drucker kompatiblen Maschine aufkam, haben wir direkt mit der Entwicklung des SFM-AT1000-S reagiert. Ich bin sicher, dass Pioniere wie Launcher die Grenzen dessen, was in der additiven Fertigung möglich ist, immer weiter verschieben werden. Genauso bin ich mir sicher, dass wir ihnen immer mit der idealen Entpulverungslösung zur Seite stehen werden“, sagt Andreas Hartmann, CEO und CTO von Solukon.
Die SFM-AT1000-S ist für große Bauteile bis 800 kg ausgelegt.
Offizieller Deal von Launcher und Solukon auf der Rapid + TCT in Detroit, Michigan
Solukon und Launcher werden ihre Partnerschaft auf der Rapid + TCT in Detroit, Michigan (17.-19. Mai) offiziell bekannt geben. Die Launcher-Anlage steht auf dem Solukon Stand 2137 zur Besichtigung. Das Solukon-Team freut sich auf Ihren Besuch.
Eine Solukon-Blitzumfrage liefert Einblicke in die Herausforderungen der manuellen Pulverentfernung.
In der additiven Fertigung fallen alle Prozessschritte nach dem Bauprozess unter das sog. Postprocessing. Das Entpulvern ist der erste Schritt dieses Postprocessings und hat somit signifikanten Einfluss auf die Qualität und Sicherheit der nachfolgenden Arbeitsschritte. Zu diesen gehören Wärmebehandlung, Drahterodieren, Entfernen der Stützstrukturen und Pulverrückgewinnung.
Pulverentfernung ist das Haupttätigkeitsfeld von Solukon, das 2014 als erstes Unternehmen überhaupt automatisierte Systeme entwickelt hat, um Pulver aus komplexen Metallbauteilen zu entfernen. Das Maschinenbauunternehmen hat 23 AM-Experten zu den Herausforderungen beim manuellen Entpulvern befragt.
Gesundheitsgefahren und Wiederholbarkeit als Hauptprobleme bei der Entpulverung
Die Umfrage zeigt, dass AM-Experten Gesundheitsgefahren als die größte Herausforderung beim Entpulvern ansehen: 78% der Befragten bewerten demnach Gesundheitsschutz mindestens als „anspruchsvoll“. Auch die Wiederholbarkeit von Reinigungsergebnissen nehmen die Befragten als Herausforderung wahr: 74% bewerten es beim manuellen Entpulvern als schwierig, wiederholbare Reinigungsergebnisse zu erzielen. Passend dazu sehen 70% der AM-Anwender in der Reinigungsqualität einen wichtigen Aspekt bei der manuellen Entpulverung.
Die Ergebnisse der Solukon-Umfrage im Überblick.
„Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz und die Qualität von Reinigungsergebnissen sind die wichtigsten Anliegen der Befragten“, sagt Andreas Hartmann, CEO und CTO von Solukon. „Genau hier setzen wir mit unserer Smart Powder Recuperation Technologie an. Mit SPR® lassen sich voll automatisch skalierbare und wiederholbare Reinigungsergebnisse erzielen. Darüber hinaus läuft der automatische Prozess stets in geschützter Atmosphäre ab.“
Entpulvern von besonders großen Bauteilen
Es liegt auf der Hand, dass die Pulverentfernung umso schwieriger wird, je größer und damit schwerer die Bauteile sind. 70% der Befragten geben an, dass gerade schwere Bauteile eine Herausforderung beim Entpulvern darstellen. „Besonders bei schweren Bauteilen kommt die manuelle Entpulverung schnell an ihre Grenzen. Natürlich braucht es Hilfsmittel bei Bauteilen, die mehrere hundert Kilo schwer sind. Mit der SFM-AT1000-S bieten wir ein Entpulverungssystem an, das Bauteile mit einem Gesamtgewicht von bis zu 800 kg verarbeiten kann.“
Etwas überraschend stellt das Pulverhandling die Anwender vor weniger große Probleme. Nur 43 Prozent bzw. 35 Prozent der Befragten sehen die Rückgewinnung bzw. Entsorgung von Pulver als schwierig an. Möglicherweise hat ein Großteil der befragten Experten bereits erfolgreiche Prozesse für das Pulverhandling etabliert.
Sensordaten aus dem Entpulverungsprozess können von nun an in den übergeordneten digitalen AM-Prozess von Authentise integriert werden.
Authentise, Marktführer für digitale Workflow-Tools in der additiven Fertigung und Solukon, Pionier und Marktführer für automatische Entpulverung, ermöglichen eine Integration des Solukon Digital Factory Tool in das advanced Manufacturing Execution System (aMES) von Authentise.
Die automatische Pulverentfernung ist ein zentraler Schritt im Postprocessing der additiven Fertigung. Solukon bietet hierfür eine breite Palette industrieller Entpulverungssysteme an. Kürzlich hat das Unternehmen seine Systeme mit dem Digital Factory Tool um ein Sensor- und Schnittstellenkonzept erweitert, welches eine lückenlose Überwachung und Dokumentation des Entpulverungsvorgangs bietet. Zudem ermöglicht das Tool die mühelose Integration des automatisierten Entpulverns in den übergreifenden digitalen AM-Prozess.
Nahtloser Datentransfer für echte Transparenz im AM-Prozess
Indem der digitale Entpulverungsprozess von Solukon nun in die führende Prozess-Monitoring-Umgebung von Authentise integriert wird, erhalten Nutzer einen ganzheitlichen Blick auf den digitalen AM-Prozess – vom Pulver über den Bauprozess bis hin zum Postprocessing. Das Postprocessing wird transparenter, weil beispielsweise genaue Daten zum rückgewonnenen Pulver vorliegen. Darüber hinaus helfen die vom Solukon-System in aMES generierten Echtzeit-Warnungen dem Anwender, etwaige Abweichungen während des Prozesses zu erkennen und den Entpulverungsprozess bei Bedarf anzupassen. Außerdem gibt aMES die bereits vorliegenden bzw. gewonnenen Daten aus den vorherigen Prozessschritten nahtlos automatisch an die Solukon-Anlage weiter. Somit hat der Nutzer gleich alle relevanten Daten in einem System parat. Die in der Solukon-Anlage gewonnen Daten sind dann wiederum automatisch an den bestehenden aMES part report angehängt. In Planung ist außerdem, zu einem späteren Zeitpunkt die Algorithmus-Funktion von Solukon in aMES zu integrieren, die für jede Bauteilgeometrie das passende Bewegungsmuster berechnet.
Die Solukon-Entpulverung im digitalen Prozess von Authentise.
„Die Partnerschaft mit Authentise ist der nächste logische Schritt nach Einführung des Digital Factory Tools. Denn die lückenlose Dokumentation und Interpretation von Daten sowohl aus dem Druckprozess als auch aus dem Postprocessing ist der einzige Weg für eine ganzheitliche Prozesskette in der additiven Fertigung. Zusammen mit Authentise heben wir Datentransparenz auf ein neues Level und machen den Weg frei für echte Industrie 4.0 Projekte“, sagt Andreas Hartmann, CEO und CTO von Solukon.
„Zum ersten Mal erweitert Authentise seine Kompetenzen über den eigentlichen Druckprozess hinaus ins Postprocessing“, sagt Andre Wegner, CEO von Authentise. „Die Vorteile liegen auf der Hand: Effizienterer Einsatz von Ressourcen, vor allem bei Arbeitszeit und Material, sowie eine höhere Transparenz für den Anwender, der alle Prozessschritte besser zurückverfolgen kann. Dadurch bringt unsere Partnerschaft unseren Nutzern einen nahezu unmittelbaren Return on Investment. Die Zusammenarbeit mit Solukon beweist einmal mehr, dass Kunden davon profitieren, wenn sich führende Anbieter von AM-Workflows zusammenschließen, um Tools zu entwickeln, die nicht nur den Kunden zugutekommen, sondern auch einen entscheidenden Schritt zu einer nachhaltigeren industriellen additiven Fertigung darstellen.“
Solukon, Pionier für automatisierte Entpulverung, wird auf der Formnext 2021 eine neue Reinigungskabine für Metallbauteile präsentieren.
Nicht nur besonders große Bauteile, wie beispielsweise Raketentriebwerke werden im Inneren immer komplexer. Auch mittelgroße Bauteile, beispielsweiße Wärmetauscher, weisen vermehrt verworrene innere Strukturen und Kavitäten auf. Damit steigen die Anforderungen an die industrielle Entpulverung. Solukon, Pionier und Marktführer für automatische Pulverentfernung mit der Smart Powder Recuperation Technologie SPR®, nimmt sich dieser Herausforderung an und präsentiert auf der Formnext 2021 ein neues System zur Pulverentfernung für mittelgroße Bauteile aus Metall.
Neues Entpulverungssystem auf der Formnext 2021, Halle 12.0, Stand A139
„Viel möchte ich zu unserer neuen Reinigungskabine noch nicht verraten“, sagt CEO Andreas Hartmann, der die Maschine entwickelt hat. „Nur so viel: Solukon wird mit diesem System einen neuen Standard für die Entpulverung und das Postprocessing mittelgroßer Metallbauteile setzen.“
Die Details zum neuen System werden kurz vor der Formnext per Pressemitteilung veröffentlicht.
2021 ist ein Jahr der Expansion für Solukon: Nachdem der Marktführer für industrielle Entpulverung dieses Jahr bereits Vertriebspartnerschaften für die Regionen Kanada, Großbritannien, Irland und Türkei geschlossen hat, kommt nun für den Raum Südkorea das Unternehmen HDC Co. hinzu.
Solukon ist Pionier und Marktführer auf dem Gebiet der industriellen Pulverentfernung in der Additiven Fertigung. Alle Solukon-Systeme basieren auf der einzigartigen Smart Powder Recuperation Technologie SPR®. SPR® ermöglicht eine vollständig automatisierte Reinigung 3D-gedruckter Metallteile in geschützter Atmosphäre. Durch automatisiertes Schwenken um zwei Achsen sowie gezielte Schwingungsanregung (Vibration) wird das Pulver „fließfähig“, sodass auch schmale Öffnungen und innenliegende Kanäle von Pulver befreit werden.
Erfahrener Vertriebspartner für Südkorea
Mit HDC setzt Solukon auf einen Vertriebspartner mit reichlich Branchenkenntnis: HDC Co. ist seit 1999 sowohl als Beratungs- und Servicebüro als auch als Vertriebsgesellschaft in der 3D-Druck-Branche aktiv. In Südkorea vertreibt HDC Co. unter anderem bereits EOS-Anlagen.
Brian C.G. Seo, Präsident von HDC Co., freut sich über die Partnerschaft mit Solukon: „Schon seit Jahren arbeiten wir mit den führenden Anbietern der 3D-Druck-Branche zusammen. Mit Solukon haben wir den perfekten Partner für industrielle Pulverentfernung gefunden und können unseren Kunden so die beste Entpulverungslösung anbieten.“
Michael Sattler, als Gobal Sales Director verantwortlich für das Reseller-Netzwerk von Solukon, ergänzt: „Wir nehmen wahr, dass der Bedarf nach sicherem und effizienten Postprocessing überall auf der Welt gestiegen ist. Wir freuen uns, mit HDC. CO die gestiegene Nachfrage nach automatischen Entpulverungsanlagen in Südkorea bedienen zu können.“
Solukon und HDC Co. kooperieren für den AM-Markt in Südkorea.
Dieses Jahr wird Solukon erstmals auf der Rapid + TCT in Chicago ausstellen. Besuchen Sie uns auf Stand E8922 und erfahren Sie alles über unsere Entpulverungssysteme. Thomas Müller, Vertreter für Solukon in den USA, freut sich auf Ihren Besuch.
Mit Einführung der Smart Powder Recuperation (SPR®) Technologie gelang es Solukon im Jahr 2015, die vollautomatische industrielle Entpulverung komplexer Bauteile sicher und wirtschaftlich zu machen. Der Pionier für automatisierte Pulverentfernung entwickelt seine Systeme seitdem stetig weiter und hat nun die SFM-AT200 mit einer Ultraschall-Frequenzanregung ausgestattet. Besonders die Medizintechnik profitiert von dieser Weiterentwicklung.
Die SFM-AT200 ist das Einsteigermodell von Solukon. Durch seinen kompakten und einfachen Aufbau eignet sich das Entpulverungssystem besonders für kleine und mittelgroße Bauteile. Da sich die Prozesskammer außerdem innerhalb weniger Minuten inertisieren lässt, ist die SFM-AT200 perfekt geeignet, um medizinische Bauteile mit porösen Strukturen zu entpulvern. Bisher reinigt die SFM-AT200 Bauteile auf Basis der Solukon Smart Powder Recuperation Technologie (SPR®): Das Bauteil wird durch gezieltes Drehen und Schwenken in geschützter Atmosphäre von Pulver befreit. Vereinzelt kann es aber vorkommen, dass Pulverreste in besonders engen und schmalen inneren Kanälen oder porösen Strukturen, wie sie bei medizinischen Bauteilen häufig vorkommen, trotz Rotation und Vibration hängen bleiben.
Um auch diese Geometrien vollständig zu entpulvern, hat Solukon eine neue, hocheffziente Frequenzanregung entwickelt. Grundlage der optionalen Systemerweiterung ist die Ultraschall-Technologie. Elektronische Frequenzanregung im Ultraschallbereich macht das Pulver „fließfähig“, sorgt also dafür, dass es sich wie Wasser verhält. So kann das Pulver selbst aus kleinsten Öffnungen in Sekundenschnelle auslaufen. In Kombination mit der schnellen Inertisierung des Systems lassen sich Bauteile mit der SFM-AT200 somit innerhalb weniger Minuten komfortabel und reproduzierbar reinigen.
Die Reinigung medizintechnischer Bauteile mit der SFM-AT200 mit Ultraschall-Anregung
Kooperation mit MedTech-Experte Swiss m4m
Zurzeit testet Solukon das neue Frequenzanregungsverfahren an branchentypischen Bauteilen und kooperiert hierbei mit den MedTech-Experten des Swiss m4m Center.
Das Swiss m4m Center mit Sitz im Schweizerischen Bettlach ist ein Technologietransferzentrum für medizinische Applikationen im 3D-Druck. Erst kürzlich mit der anspruchsvollen ISO-Norm 13485:2016 für medizintechnische Produkte zertifiziert, ist das Center autorisierter Beratungs-Partner für die additive Fertigung von medizintechnischen Produkten, wie zum Beispiel Implantaten oder Gelenkprothesen. 45 Partner sind aktuell Teil der Produktionslinie des Swiss m4m Center. Solukon ist mit dem Entpulverungssystem SFM-AT300 vertreten.
Für die Test der neuen Ultraschallanregung im Solukon-System SFM-AT200 stellte das Swiss m4m Center medizintechnische Bauteile zur Verfügung. Angelehnt an die amerikanische Medizinnorm ASTM_F333F verfügen diese Bauteile über feinste innere Kanäle und Hohlräume und sind somit ideal, um die Frequenzanregung unter Realbedingungen zu testen.
Im Ergebnis zeigt sich: Die SFM-AT200 mit Frequenzanregung entpulvert die Testbauteile innerhalb weniger Minuten restlos. Nicolas Bouduban, CEO des Swiss m4m Center, zeigt sich zufrieden mit dem neuen Feature: „Die Frequenzanregung verkürzt nochmals die ohnehin schon kurze Prozesszeit der SFM-AT200 bei der Reinigung von medizinischen Bauteilen. Auch aus porösen Strukturen läuft das Pulver jetzt einfach aus. Automatisches Entpulvern mit der Solukon SFM-AT200 ist der Schlüssel für validiertes Postprocessing.“
Zertifizierbare Reinigungsergebnisse bei der Entpulverung medizinischer Bauteile
Andreas Hartmann, CEO und CTO von Solukon, ergänzt: „Es ist Solukon ein großes Anliegen, die additive Medizintechnik mit unseren Entpulverungslösungen zu unterstützen. Solukon-Systeme entpulvern standardisier- und reproduzierbar und machen so den Weg frei für ganzheitliche Prozessketten in der Medizintechnik. Mit der neuen Frequenzanregung gehen wir einen weiteren wichtigen Schritt und können jetzt auch besonders kleine Öffnungen und poröse Strukturen medizinischer Bauteile restlos entpulvern.“
Ab Herbst 2021 ist die Frequenzanregung als Option für die Solukon SFM-AT200 erhältlich.
Gemeinsames Entwicklungsprojekt von Festo und Solukon steigert Effizienz
Für die additive Fertigung werden goldene Zeiten prognostiziert: Bis ins Jahr 2024 rechnen Branchenexperten mit jährlichen Zuwächsen von 24 %. Weiteres Wachstumspotenzial steckt in der Automatisierung der 3D-Druckprozesse beispielsweise bei der Zuführung oder beim Entpulvern der Bauteile. Bei der industriellen Entpulverung strahlgeschmolzener Metallteile ist Solukon der führende Anbieter weltweit. Um herauszufinden, ob und in welchem Maße ein noch höherer Automatisierungsgrad bei der Pulverentfernung erreicht werden kann, kooperiert Solukon mit Festo, dem Global Player der industriellen Automatisierungstechnik.
Schon bisher galten die Reinigungssysteme von Solukon als technologisch führend. Basierend auf der von Solukon entwickelten Smart Powder Recuperation Technologie (SPR®) entfernen diese Reinigungssysteme die Pulverrückstände aus komplexen 3D-gedruckten Metallbauteilen durch automatisiertes Schwenken und Schwingungsanregung. Mittels gezielter Frequenzanregung kann das Pulver stets kontrolliert abfließen, so dass schmale Öffnungen und Kanäle von Pulver befreit werden können.
Dadurch entpulvern Solukon-Maschinen auch Bauteile mit komplexen Hohlräumen und Kanälen wie beispielsweise Wärmetauscher. Gegenüber der konventionellen manuellen Reinigung der Bauteile bieten die Solukon-Systeme schon jetzt drei Vorteile: Reproduzierbarkeit, Kostenreduktion und Sicherheit. Das automatisierte Schwenken und Schwingen der Bauteile ist standardisier- und reproduzierbar.
Abblasen mit Druckluft
Vor allem im Umgang mit schwer zu handhabenden Materialien, zum Beispiel Kupfer, kann es beim automatisierten Entpulvern vorkommen, dass trotz Rotation und Schwingung noch Pulver oberflächlich anhaftet. Diese Feinablagerungen lassen sich durch leichtes und direktes Abblasen leicht lösen. Auch eine Kontrolle, ob die Kanäle frei sind lässt sich durch Abblasen leicht durchführen. Zurzeit erfolgt dieses Abblasen manuell sehr einfach über Handschuheingriffe direkt am Solukon-System. Bei noch größeren Bauteilen ab einer Höhe von 1 Meter ist die Zugänglichkeit erschwert und es bedarf einer automatisierten Unterstützung. Mit welchen Handhabungslösungen und Kinematiken sich dieser Prozess am effizientesten gestalten lässt, soll ein gemeinsames Entwicklungsprojekt von Festo und Solukon zeigen.
Automatisierte Oberflächenbehandlung mit Druckluft zur rückstandslosen Entpulverung. Die Blasdüse wird über Mehrachsenkinematik bewegt.
Zunehmende Komplexität
Als Trend in der additiven Fertigung kristallisiert sich heraus, dass Bauteile immer größer werden und immer komplexere innere Geometrien aufweisen. Hohe Anforderungen stellen vor allem Kunden aus der Luft- und Raumfahrt an Solukon. Dabei steigt der Bedarf nach additiv gefertigten Großbauteilen stetig. Die Handhabung dieser großen Bauteile erweist sich aber als komplexer denn bei kleinen Bauteilen mit einfachen Geometrien.
Ziel des gemeinsamen Forschungsprojekts ist es, bestehende automatisierte Vorgänge bei der Pulverentfernung zu optimieren. Auch eine vollautomatisierte ganzheitliche Prozesskette wäre möglich. Insgesamt würden sich die Bauteil-Herstellkosten vermindern.
Automatisiertes Handhabungssystem
Im Projekt erweitert ein Handhabungssystem die Entpulverungsanlage. Dieses bewegt automatisiert das Blas- oder Bearbeitungswerkzeug. Die Herausforderungen für diese Automatisierungslösung liegen in der flexiblen Adaption des Bewegungsprofils an wechselnde Bauteilkonturen und in den Umgebungsbedingungen mit den Stichworten Staubschutz, ATEX und Schutzatmosphäre.
Aktuell erstellen Festo und Solukon ein Konzept zur Simulation der Automatisierungsplattform für die notwendigen flexiblen Bearbeitungsmöglichkeiten. Darin enthalten ist eine Machbarkeitsanalyse bezüglich der Erreichbarkeit des Arbeitsraums. Visionär dabei: Künstliche Intelligenz könnte anhand der CAD-Daten des zu bearbeitenden Bauteils die Bahnerkennung unterstützen. „Wir freuen uns, dass wir Festo mit seiner Innovationskraft und Expertise in der Automatisierungstechnik gewinnen konnten, um uns bei diesem Projekt zu unterstützen“, erklärt Andreas Hartmann, Geschäftsführer und technischer Leiter der Solukon Maschinenbau GmbH.
Andreas Hartmann, CEO von Solukon
Potenzial der Automatisierung voll ausschöpfen
Die vollautomatisierte und rückstandslose Entpulverung soll zu beschleunigten, präzisen und reproduzierbaren Prozessen führen und dafür sorgen, dass keine manuelle Nacharbeit mehr notwendig ist. Dadurch sinken die Herstellkosten bei unterschiedlichen Losgrößen signifikant. „Bisher ist das Potenzial der Automatisierung in vielen Arbeitsschritten noch nicht ausgeschöpft. Wir sehen daher mit innovativen Automatisierungsansätzen große Chancen im Zukunftsthema Additive Manufacturing“, erklärt Felix Hantsch, Projektmanager Innovation and Robotics Cluster DACH bei Festo.
In einer Animation veranschaulichen die Projektpartner Festo und Solukon die Potentiale Ihres Projekts zur Prozessoptimierung voll automatisierter Entpulverungsvorgänge:
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Seit dem Launch des weltweit ersten vollautomatischen Entpulverungssystems, der SFM-AT800 im Jahr 2015, gilt Solukon als Pionier und Marktexperte im Bereich industrieller Entpulverung und Pulverrückgewinnung.
Wer Vorreiter auf dem Gebiet der Entpulverung ist, muss auch die anderen Prozessschritte der additiven Fertigung im Blick haben. Mit der Einführung des Digital Factory Tools ermöglicht Solukon jetzt die ganzheitliche Integration von Solukon-Systemen in die Prozesskette – ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur vollständigen Automation der Additiven Fertigung.
Das Solukon Digital Factory Tool ermöglicht die mühelose Integration des automatisierten Entpulverns in den übergreifenden digitalen AM-Prozess.
Übersicht über das Solukon Digital Factory Tool
Dazu zählen:
die Produktionssteuerung an sich,
die Wartungsplanung,
die Automationsintegration sowie
die Prozessvalidierung/Qualitätssicherung.
Produktionssteuerung im Maschinenpark
Solukon stattet seine SFM-AT800-Systeme seit 2017 mit einer OPC-UA Schnittstelle aus, um diese zentral fernsteuern und überwachen zu können.
Im Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Dresden ist eine Solukon SFM-AT800 mit OPC-UA-Schnittstelle als Teil einer modularen Roboterzelle im Einsatz. Die vollautomatisierte Zelle bildet eine typische nachgelagerte Prozesskette ab: Neben der Solukon Entpulverungsstation beinhaltet die Roboterzelle auch ein System zur optischen Geometrieerfassung des Bauteils sowie eine Zerspanungsstation. OPC-UA sichert die Kommunikation mit und zwischen den einzelnen Stationen.
Das Solukon-System in der modularen Roboterzelle bei Fraunhofer IWU. Bildquelle: Studio36 Berlin
Der vermehrte Einsatz von 3D-Druck in verschiedenen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt lässt zunehmend Fabrikanlagen entstehen, die aus einer Vielzahl von 3D-Druckern und Peripheriegeräten bestehen.
Alle Systeme werden hier in einem Leitstand als zentralen Verwaltungspunkt zusammengeführt. Von dort kann der Produktionsmanager die Maschinen einsehen, steuern und organisieren. So können theoretisch alle vor- und nachgelagerten Vorgänge wie Rüst-, Auspack-, Entpulverungs-, Förder- und Siebtätigkeiten unabhängig vom und parallel zum 3D-Druckprozess verkettet und in Echtzeit überwacht werden.
Um alle Maschinen in der Produktionsplanung effizient zu verwalten, spielen Planbelegung und Produktionskoordination eine wichtige Rolle. Die Maschinendatenerfassung (MDE) liefert Betriebs- und Ausfallzeiten und damit wichtige Informationen zur Gesamtanlagen-Effektivität (=OEE) und zur weiteren Produktionsplanung.Dazu setzen die Planer meist Maschinenpark-Apps ein, wo die Zustände auf Dashboards individuell zusammengefasst werden können. Mithilfe eines Planungsprogramms können Anwender anschließend Auswertungen vornehmen.
Die von Solukon verwendete standardisierte OPC-UA-Schnittstelle bietet die Möglichkeit, auf relevante Maschinendaten zuzugreifen und die Anlage fernzusteuern. Mit dem Solukon Digital Factory Tool lassen sich alle Informationen in das Dashboard einer Maschinenpark-App integrieren.Produktionsdaten und Parameter zu den Reinigungsprogrammen, wie zum Beispiel Laufzeiten und Chargennummern, können über das Netzwerk einfach zugeteilt werden. Die Reinigungsprogramme selbst können gestartet, überwacht und nach Wunsch verändert werden. Der Maschinenstatus sowie der Prozessfortschritt werden in Echtzeit übermittelt.
Wartungsplanung im Digital Factory Tool
Die neue Anlagen-Sensorik von Solukon überwacht alle Lebenszeit-relevanten Maschinenkomponenten und Prozesse.
So kann der Anwender Veränderungen wie z.B. Schutzgas-, Druckluft- und Stromverbrauch sofort erkennen und Rückschlüsse auf den Zustand der einzelnen Maschinenkomponenten ziehen. Ebenso informiert das System den Bediener rechtzeitig, wenn bestimmte Wartungsarbeiten erforderlich werden bzw. wann er bestimmte Verschleißteile beschaffen sollte. Auf Wunsch richtet Solukon eine Schnittstelle zur Fernwartung und -diagnose der Maschinen ein.
Automationsintegration
Leuchtturmprojekte wie HyProCell und NextGenAM zeigen, wie die AM-Produktion zukünftig automatisiert ablaufen kann. Dabei spielt die Integration nachgelagerter Prozesse eine zunehmend wichtige Rolle. Seine Kompetenz für Automationsintegration konnte Solukon bereits beim Leuchtturmprojekt HyProCell unter Beweis stellen. Dort kommuniziert die Solukon SFM-AT800 mit einer übergeordneten Leitzentrale und ein Roboter belädt sie automatisch. Die SFM-AT800 wurde hierfür mit einer speziellen Beladetür sowie einem automatisierten Spannsystem ausgerüstet.
„Das Solukon-System ist die erste Anlage nach dem Bauprozess und somit unverzichtbar für nachgelagerte Prozessschritte. Die Performance der Maschine im HyProCell-Projekt zeigt: Solukon-Systeme sind für weitere Automationsprojekte im höchsten Maße prädestiniert“, beschreibt Dr. Juan Carlos Pereira Falcon, Senior Researcher bei Lortek und Koordinator des HyProCell-Projekts, die Leistung der SFM-AT800 und ihr Potential für weitere Automationsprojekte.
Prozessvalidierung und Qualitätssicherung
Eine große Herausforderung für Produzenten kritischer Funktionsteile, wie Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt oder Turbinentechnik, ist die Zertifizierung des Produktionsprozesses. Jeder Produktionsschritt muss eindeutig reproduzierbar sein.Je mehr Informationen über den Prozessablauf digital erfasst und protokolliert werden, desto leichter fällt die Zertifizierung.
Solukon bietet mit dem Digital Factory Tool ein erweitertes Sensorpaket. Es ermöglicht, alle prozessrelevanten Daten aufzuzeichnen und zur späteren Auswertung in einem Protokoll zusammenzufassen. Relevante Daten sind zum Beispiel Restsauerstoff, Luftfeuchtigkeit, Kammerdruck, Temperatur und Anregungsfrequenzen am Bauteil. Die Sensoren sind durchdacht angeordnet. Mit einer intelligenten Auswertung der Messwerte kann der Prozess leicht validiert und optimiert werden.
Zu allen Daten können kritische Grenzwert eingegeben werden, sodass Abweichungen direkt angezeigt und bewertet werden können.Aber auch alle Randinformationen zum gewählten Reinigungsprogramm werden automatisch erfasst.
In einer variablen Eingabemaske kann der Anwender alle für ihn relevanten Daten zum Baujob zusammenstellen. Dazu zählen z.B. Typ, Charge oder verwendetes Baumaterial, sodass am Ende ein Protokoll im PDF, CSV oder XML-Format ausgegeben oder zentral hinterlegt werden kann.
Durch durchgängige Dokumentation und Echtzeitüberwachung hebt das Digital Factory Tool die Qualitätssicherung somit auf ein nie dagewesenes Niveau.
„Das neue Digital Factory Tool der Solukon-Anlagen ist ein richtungsweisender Schritt für die Automatisierung des Postprocessing und die Eingliederung in eine ganzheitliche AM-Prozesskette. Gerade die Prozessvalidierung mit umfassendem Protokoll ermöglicht den Kunden zukünftig eine schnellere, genauere und einfachere Zertifizierung dieses Prozessabschnitts – auch in sensiblen Produktionsbereichen wie Aerospace und Medical“, sagt Alexander Bauer, Application Manager bei Solukon.
Solukon wird das Digital Factory Tool mit der neuen Generation der SFM-AT800 und der SFM-AT1000-S als Option anbieten. Aber auch bestehende SFM-AT800-S können optional mit dem Sensorpaket nachgerüstet werden. Derzeit arbeitet Solukon bereits mit zwei großen Herstellern an der Prozessintegration. Ergebnisse hierzu folgen in Kürze.
Sie sehen gerade einen Platzhalterinhalt von Turnstile. Um auf den eigentlichen Inhalt zuzugreifen, klicken Sie auf die Schaltfläche unten. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten an Drittanbieter weitergegeben werden.
