Das führende internationale Luft- und Raumfahrtunternehmen MT Aerospace investiert mit einer Solukon SFM-AT800-S in die intelligente und automatisierte Nachbearbeitung 3D-gedruckter Bauteile.
Seit 2017 hat MT Aerospace, ein OHB-Unternehmen, an seinem Hauptsitz in Augsburg bereits einen Geschäftsbereich Additive Fertigung und stellt hochkomplexe Bauteile für die Luft- und Raumfahrt und weitere führende Branchen her. Dabei berät MT Aerospace seine Kunden entlang der gesamten Wertschöpfungskette: von der Entwicklung über die Fertigung bis zur Endbearbeitung, Montage und Qualifizierung.
Höchste Präzision in Produktion und Postprocessing
Steigende Anforderungen an die Produktion haben u.a. zur Entscheidung pro Solukon als Partner für das automatisierte Entpulvern geführt: „Wir haben es bei der Produktion von Serienteilen für die Luft- und Raumfahrt z.T. mit Toleranzen von wenigen µ zu tun. Logischerweise ist auch bei der Nachbearbeitung dieser hochkomplexen Bauteile höchste Präzision gefragt“, sagt Markus Axtner, Senior Vice President und Head Program Additive Manufacturing bei MT Aerospace.
Mit der Solukon SFM-AT800-S hat MT Aerospace das Flaggschiff unter den Entpulverungslösungen erworben. Mit ihr lassen sich komplexeste Bauteile mit maximalen Abmessungen von 600 x 600 x 600 mm (alternativ: 800 x 400 x 550 mm) mit einem Maximalgewicht von 300 kg voll automatisch und effizient von Pulver befreien. Das Postprocessing System basiert auf der einzigartigen Solukon Smart Powder Recuperation Technologie SPR®. Das optionale Digital-Factory-Tool, ein Sensor und Schnittstellenkit macht zudem den gesamten Entpulverungsvorgang transparent, indem es alle relevanten Entpulverungsdaten trackt und in einem Protokoll zusammenfasst.
Die SFM-AT800-S ist außerdem mit der einzigartigen SPR-Pathfinder® Software kompatibel. Mit ihr lassen sich für jedes Bauteil individuelle Bewegungsmuster automatisch anhand der CAD-Datei des Bauteils berechnen. Warum dies ein entscheidender Faktor beim Entpulvern von Serienaufträgen ist, erklärt Markus Axtner in folgendem Video.
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Mit der Auslieferung einer SFM-AT800-S zum Entpulvern strahlgeschmolzener Metallteile an den schweizerischen Hersteller von Satellitenbauteilen SWISSto12 erreicht Solukon einen Meilenstein in seiner noch jungen Firmengeschichte.
Mit Gründung des Unternehmens und Einführung der Entpulverungstechnologie SPR® (Smart Powder Recuperation) im Jahr 2015 hat Solukon das Postprocessing strahlgeschmolzener Metallbauteile revolutioniert. Das damals vorgestellte Solukon-System SFM-AT800 war das weltweit erste industrielle System zur automatisierten Entpulverung, bei dem das Bauteil in einer geschützten Atmosphäre um zwei Achsen bewegt wird und Pulver durch gezielte Frequenzanregung entfernt und zur Wiederverwendung gesammelt wird.
Pionier eines gesamten Branchenzweigs
Solukon machte es sich schon seit seiner Gründung zur Aufgabe, auf die Risiken des manuellen Entpulverns hinzuweisen und das automatisierte Entpulvern am internationalen 3D-Druck Markt zu etablieren. Mit renommierten Kunden und Partnerschaften mit führenden OEMs gelang es, das Postprocessing in Bezug auf Arbeitsschutz und Effizienz signifikant zu optimieren. Branchenweit hat das wiederum zu einer stärkeren Akzeptanz der industriellen Entpulverung geführt.
In wenigen Jahren hat Solukon als inhabergeführtes Unternehmen vier verschiedene Systeme zur Pulverentfernung von Metallbauteilen am Markt etabliert. In 28 Ländern hat Solukon mittlerweile Anlagen in Betrieb, weitere Länder folgen. Neben den nun 200 Metallanlagen hat Solukon noch viele weitere Maschinen im Feld, darunter Postprocessing-Systeme für Polymer, und beliefert OEMs mit Systemlösungen für ihr Produktportfolio. Dabei konzentriert sich das Unternehmen nicht auf die Entwicklung der Entpulverungssysteme allein. Für das Qualitätsmanagement und die Integration in vollautomatisierte Prozesse hat Solukon ebenso Lösungen entwickelt wie auch eine intelligente Software in Kooperation mit Siemens.
Luft- und Raumfahrt als Top-Branche der industriellen Entpulverung
Dass mit SWISSto12 nun ein Unternehmen aus der Raumfahrt die 200. Anlage erhält, spiegelt den aktuellen Trend wider. „Luft- und Raumfahrt ist die Branche mit den meisten Solukon-Anlagen im Feld, denn hier sind die Anforderungen an ein wiederholbares und verlässliches Postprocessing besonders hoch“, sagt Andreas Hartmann, CEO und CTO von Solukon.
Mathieu Billod, Head of Manufacturing bei SWISSto12 und Alban Mourier, Process Engineer (v.l.n.r.) vor ihrer neuen Solukon SFM-AT800-S. Foto: SWISSto12
Auch bei SWISSto12 kommt die Solukon-Anlage zum Einsatz, um komplexe Bauteile voll automatisch zu reinigen. Mittels additiver Fertigung stellt das Unternehmen u.a. hochfrequente Antennenkomponenten und komplexe Hohlleiter-Strukturen her, die beispielsweise für die Satellitentelekommunikation benötigt werden. „Wir erzielen durch den Einsatz additiver Fertigungsmethoden eine deutliche Gewichts- und Kostenreduktion sowie exzellente Frequenzeigenschaften unserer Antennen. Mit der Solukon SFM-AT800-S reinigen wir die gedruckten Komponenten zuverlässig und schnell. Durch die unbegrenzten Bewegungsmöglichkeiten werden auch komplexe Strukturen im Inneren der Bauteile pulverfrei“, sagt Mathieu Billod, Head of Manufacturing Technology bei SWISSto12, der die 200. Solukon-Anlagen erhalten hat.
Für Solukon ist mit der 200. Auslieferung einer Entpulverungsanlage ein weiterer Meilenstein geschafft. „Es ehrt uns, dass so viele namhafte Unternehmen, Institute und OEMs auf unsere Technologie vertrauen. Das spornt uns an, immer mit den Herausforderungen unserer Kunden mitzuwachsen“, freut sich Andreas Hartmann. Das nächste Highlight für Solukon folgt schon bald: Auf der Formnext 2022 wird der Augsburger Maschinenbauer die brandneue Entpulverungssoftware SPR-Pathfinder® erstmals öffentlich vorstellen.
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.
Seit dem Launch des weltweit ersten vollautomatischen Entpulverungssystems, der SFM-AT800 im Jahr 2015, gilt Solukon als Pionier und Marktexperte im Bereich industrieller Entpulverung. Gerade in der Raumfahrtindustrie sind Entpulverungslösungen für besonders große und komplexe Bauteile gefragt. Deshalb stattet Solukon zwei seiner Systeme mit neuen Features aus.
Sowohl das preisgekrönte System SFM-AT800-S als auch das 2020 gelaunchte Flaggschiff SFM-AT1000-S verfügen ab sofort über neue Features und Funktionen. Beide Systeme basieren auf der einzigartigen Solukon SPR® (Smart Powder Recuperation) Technologie. Dabei wird überschüssiges Pulver aus komplexen Hohlräumen und Kanälen durch programmierbare Bauteilrotation und Vibration innerhalb einer geschützten Atmosphäre sicher und zuverlässig entfernt.
Entpulverung größerer Bauteile
Beide Systeme können ab sofort Bauteile mit noch größeren Abmessungen entpulvern. Die SFM-AT800-S ist jetzt für Bauteile mit einer Größe von bis zu 600 x 600 x 600 mm³ (XYZ) ausgelegt, die maximal 300 kg schwer sein können. Die SFM-AT1000-S ist ohnehin speziell für besonders hohe Bauteile ausgelegt. Sie entpulvert jetzt bis maximal 800 kg schwere Teile mit einer Abmessung von bis zu 600 x 600 x 1.000mm³ (XYZ).
Bei AMCM ist eine SFM-AT1000-S bereits im Einsatz. Martin Bullemer, Managing Director bei AMCM, ist mehr als zufrieden mit der Leistung des Entpulverungssystems: „Ich bin begeistert von der schnellen Umsetzung des Bedarfs nach größerem Depowdering-Volumen. Das Solukon-Angebot macht eine End-to-End Lösung für große Bauteile erst möglich.“ Das Drucksystem M4K von AMCM war eines der ersten Systeme, das speziell für besonders hohe Bauteile, wie Raketenantriebe, konzipiert wurde. Solukon reagierte hier sofort und brachte mit der SFM-AT1000-S ein kompatibles Entpulverungssystem auf den Markt.
Joystick für intuitive Maschinensteuerung
Nicht nur das Entpulvern größerer Bauteile ist ein zentrales Anliegen der Anwender. Auch die Maschinensteuerung soll einfacher und noch intuitiver werden. Deshalb verfügen beide Systeme von nun an über einen Joystick. So lässt sich das Bauteil flexibel in jede Richtung mit variabler Geschwindigkeit bewegen. Der Anwender kann Bewegungspfad und -geschwindigkeit zeitgleich aufzeichnen. Sollen baugleiche Teile in Serie gereinigt werden, steht dann ein automatisches Programm zur Verfügung.
Wie schon in vorherigen Versionen, können auch einzelne Bewegungspositionen gespeichert werden. Diese können später manuell in der Software optimiert und um intelligente Funktionen ergänzt werden wie Haltezeit, Vibration oder Klopfen. Auch kundenspezifische Optionen, wie programmierbare Blasdüsen, können hier berücksichtigt werden.
Mit dem Joystick, hier bei einer SFM-AT-1000-S, kann der Anwender das Bauteil in jede beliebige Richtung bewegen.
Klopfer als zusätzliches Add-On für schwer zu reinigende Kanäle
Bisher macht die Solukon SPR® Technologie mittels hoch frequenter Vibration ein Abfließen des Pulvers möglich. Dieses kontrollierte Abfließen aus feinsten Kanälen und Windungen wird bei Materialien wie Kupfer oder Aluminium erschwert, da diese Materialien häufig in internen Kanälen verstopfen. Für diese Problematik wurde ein neuartiges Klopfer-System entwickelt. Mittels fein justierbarer Schläge werden Verstopfungen des Pulvers gelöst und das Pulver kann kontrolliert abfließen. Der Klopfer ist von nun an für alle Solukon Systeme als zusätzliches Add-On verfügbar.
Andreas Hartmann, CEO und Entwicklungsleiter ist es wichtig, schnell auf die neuen Marktanforderungen zu reagieren: „Mit Blick auf den Markt lassen sich zwei Trends feststellen: Die zu reinigenden Bauteile werden immer größer und komplexer und es kommen immer häufiger anspruchsvolle Materialien zum Einsatz. Gerade in der Raketentechnik entstehen wegweisende Designs aus Kupfer. Mit den Anpassungen möchten wir unseren Kunden mehr Gestaltungsmöglichkeiten einräumen, um effizient und komfortabel beste Reinigungsergebnisse zu erzielen.“ Hartmann gibt außerdem einen Ausblick für 2021: „Es war schon immer unser oberstes Ziel, auf Kundenwünsche einzugehen und unsere Systeme kontinuierlich zu verbessern. Deshalb werden wir auch dieses Jahr weitere nachrüstbare Add-Ons für unsere Maschinen entwickeln und anbieten“.
