Digital Factory Tool: Solukon stellt neues Kit zur Qualitätsvalidierung und Automationsintegration vor

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.

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.