10 Dinge, die Sie beachten sollten, wenn Sie mit dem industriellen 3D-Großformatdruck beginnen

1: BESTIMMUNG DER ZIELVORTEILE VON LFAM

Der Ausgangspunkt von LFAM liegt in der Regel in den Vorteilen dieser Produktionsmethode im Vergleich zur traditionellen Fertigung. Daher ist es nicht überraschend, dass diese Vorteile die folgenden Schritte im LFAM-Auswahlprozess definieren. Um die möglichen Vorteile von LFAM für Ihre Organisation zu verstehen, müssen wir den gesamten Anwendungsfall analysieren und feststellen, welche Faktoren auf Ihre Anwendung zutreffen. Unternehmen, die mit LFAM beginnen, nennen in der Regel einen oder mehrere der folgenden Vorteile als Motivation für LFAM:

1. Die großformatige additive Fertigung erfordert weniger manuelle Arbeit als herkömmliche Methoden. Der derzeitige weltweite Personalmangel treibt den Innovationsbedarf noch weiter voran.
2. Die Lieferkette kann durch großformatige additive Fertigung verkürzt werden. Die Möglichkeit, Formen, strukturelle und nicht-strukturelle Endteile zu drucken, reduziert sowohl die Abhängigkeit von Dritten als auch die Größe des erforderlichen Lagerbestands erheblich.
3. Die Verlängerung der globalen Lieferzeiten motiviert Unternehmen, lokal zu produzieren. LFAM ermöglicht es Unternehmen, dies zu tun, indem es die Anzahl der für die Produktion erforderlichen Transportbewegungen reduziert.
4. Während eine kürzere Lieferkette und weniger Transportbewegungen bereits zu einer geringeren CO2-Bilanz beitragen, bietet die additive Fertigung mit fließenden Materialien weitere Vorteile für Unternehmen, die nachhaltiger produzieren möchten. Die additive Fertigung mit fließenden Materialien bietet die Möglichkeit, den Kreislauf zu schließen, indem recyceltes Material für den 3D-Druck verwendet wird.
5. Durch die oben genannten Vorteile bietet die additive Fertigung mit fließenden Materialien langfristig eine kostengünstigere Produktionsmethode. Die additive Fertigung mit fließenden Materialien ist daher auch finanziell interessant.

2: ÜBERTRAGUNG DES ENTWURFS AUF DIE ADDITIVE FERTIGUNG

Ein für traditionelle Fertigungsmethoden erstellter Entwurf kann nicht eins zu eins auf den 3D-Druck übertragen werden. Der 3D-Druck ermöglicht beispielsweise die Integration mehrerer Komponenten in ein und denselben Entwurf. Bei traditionellen Methoden müssten diese Komponenten dagegen manuell zusammengebaut werden. Durch den Verzicht auf Verbindungen durch Nieten oder Schweißen wird nicht nur ein Endprodukt mit höherer Festigkeit gewährleistet, sondern auch wertvolle Zeit gespart.

Aufgrund der unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien muss der Konstruktionsprozess an die additive Fertigung angepasst werden. CEAD unterstützt Unternehmen und Organisationen gerne bei dieser Anpassung.

Eine Möglichkeit hierfür sind Pilotprojekte, die unser Anwendungsteam durchführt, um die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der Anwendung von LFAM zu bewerten. Design- und Druckstrategien sind zentrale Konzepte während der Projekte. Wir wählen die richtige Druckstrategie basierend auf dem Design aus.

Ein weiteres Beispiel für die Unterstützung von CEAD bei diesem Schritt ist die Schulung, die neue Besitzer unserer industriellen 3D-Drucksysteme von den Support-Ingenieuren erhalten. Die Schulung konzentriert sich nicht nur auf die Handhabung der von CEAD gelieferten Hard- und Software, sondern auch auf das Design für den 3D-Druck.

3: BERÜCKSICHTIGEN SIE DIE EIGENSCHAFTEN VON THERMOPLASTISCHEN VERBUNDWERKSTOFFEN

Organisationen, die mit der additiven Fertigung im Großformat beginnen, sind in der Regel mit verschiedenen Stahl- oder Duroplast-Verbundwerkstoffen vertraut. Auf dem Weg zur LFAM entdecken sie die Welt der thermoplastischen Verbundwerkstoffe. Die Druckköpfe von CEAD wurden für die Verarbeitung einer Vielzahl von thermoplastischen faserverstärkten Materialien entwickelt. Von Hochleistungswerkstoffen, die mit Kohlenstofffasern verstärkt sind, bis hin zu Standardwerkstoffen, die mit Glas- oder Naturfasern verstärkt sind.

Aspekte wie Festigkeit, Steifigkeit, UV-Beständigkeit, Entflammbarkeit, Flammschutz und Lebensdauer unterscheiden sich bei Thermoplasten, duroplastischen Verbundwerkstoffen und Materialien wie Stahl. Die Eigenschaften faserverstärkter Thermoplaste bieten viele neue Möglichkeiten.

Bei CEAD testen wir kontinuierlich Materialien zusammen mit unseren Kunden und Materiallieferanten. Bei diesen Tests untersuchen wir nicht nur die Druckfähigkeit eines Materials, sondern auch seine Eigenschaften, wie z. B. die Festigkeit. Wir halten es für unerlässlich, diese Materialien zu testen, da jede Anwendung unterschiedliche Anforderungen hat und daher unterschiedliche Materialien erfordert.

Die Verwendung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen für die additive Fertigung hat mehrere Vorteile. Zunächst einmal bietet das Material eine hohe Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit. Darüber hinaus können Thermoplaste recycelt werden, was nachhaltigere Produktionsprozesse ermöglicht. Schließlich stellt CEAD seinen Kunden eine umfangreiche Wissensdatenbank zu allen Materialtests zur Verfügung, die ständig erweitert wird.

PELLETS GEGEN FILAMENT – 3D-DRUCK IM GROSSFORMAT

Die meisten 3D-Drucker verwenden heute Filament als Rohmaterial für die Herstellung von 3D-Drucken. Bevor das Filament verwendet werden kann, muss es verarbeitet werden. Dieser Prozess wird als Filamentextrusion bezeichnet und beinhaltet die Umwandlung von rohen Kunststoffpellets in einen Filamentdraht.

Die additiven Fertigungssysteme von CEAD verwenden Kunststoffpellets anstelle von Filament. Im Gegensatz zu Filament-Extrudern verwenden Pellet-Extruder ein Schraubverfahren, um das pelletierte Material zu schmelzen und vom Zylinder durch eine beheizte Düse (Matrize) zu transportieren. Die Pellets werden in einen Zuführeinlass gegeben. Anschließend werden sie durch einen Zylinder mit mehreren beheizten Abschnitten geschoben, wo sie zum Schmelzen erhitzt werden.

Sobald das Material die gewünschte Konsistenz erreicht hat, erzeugt der Schraubmechanismus genügend Druck, um das Material durch eine Düse auf eine Plattform zu drücken, wodurch Schicht für Schicht 3D-Drucke entstehen. Der Prozess ist im Vergleich zur Filamentextrusion komplexer, hat aber mehrere Vorteile, wie z. B. geringere Kosten, höhere Produktionsgeschwindigkeit und eine höhere Verfügbarkeit von Materialien.

4: DESIGN UND MATERIAL ZUSAMMENFÜHREN

Die in den vorherigen Schritten getroffenen Entscheidungen in Bezug auf Design, Druckstrategie und 3D-Druckmaterial fließen im Pilotprojekt zusammen. Im Rahmen dieses Projekts werden wichtige Aspekte der Anwendung untersucht, wie z. B. das Design, das erforderliche Material und die Druckstrategie. Bestimmte Materialien können sich beispielsweise anders verhalten, wenn sie in einem 45-Grad-Winkel gedruckt werden. Das Pilotprojekt bietet die perfekte Gelegenheit, dies in der Praxis zu testen.

Ein Pilotprojekt beginnt mit einer kostengünstigen Schnellanalyse der allgemeinen Schwierigkeit des Projekts. Bei der Schnellanalyse werden die Komplexität, die Druckstrategie, die Objektgröße und die Materialauswahl berücksichtigt.

Die Möglichkeiten für ein Pilotprojekt sind endlos. Pilotprojekte werden immer an Ihre Bedürfnisse angepasst. Je nach Anwendung können sowohl additive als auch subtraktive Anforderungen in das Pilotprojekt aufgenommen werden. Das Projekt bewegt sich in der Regel zwischen einem Materialtest oder einem Endanwendungsteil in Originalgröße.

Die Dauer eines Pilotprojekts hängt von seiner Größe und Komplexität ab. Kleinere Pilotprojekte können in einer Phase durchgeführt werden, beispielsweise bei der Auswahl des Druckmaterials. Größere Pilotprojekte werden in drei Phasen unterteilt, um das Risiko für beide Parteien zu minimieren. Nach jeder Phase findet ein „Go/No-Go“-Moment statt, der es beiden Parteien ermöglicht, das Projekt zu kontrollieren.

5: AUSWAHL DER AM-LÖSUNG FÜR IHRE ANWENDUNG

Die erste Auswahl möglicher großformatiger 3D-Drucklösungen erfolgt zu Beginn des Pilotprojekts im Rahmen einer Schnellanalyse. Die nächsten Schritte führen den Kunden zur idealen 3D-Druckkonfiguration für seine spezielle Anwendung. Sobald die Machbarkeit nachgewiesen wurde, kann die ideale Maschine optimiert und angepasst werden.

CEAD entwirft und liefert eine komplette Flexbot-Lösung: von den Robotern selbst bis hin zu Extrudern, dem Druckbett, den Düsen und einem Trockner. Unsere Spezialisten helfen Ihnen dabei, ein System zusammenzustellen, das Ihren Anforderungen entspricht. Der Flexbot wächst mit Ihnen mit, d. h. wenn Sie große Drucke erstellen, können Sie eine Druckspur über einem Sockel auswählen. Wenn Sie vorhaben, mit rauem Material zu drucken, kann ein leistungsstärkerer Extruder ausgewählt werden. Der Flexbot basiert auf einem modularen Design.

Ein weiterer Aspekt der Flexibilität findet sich in den Düsenköpfen. Die Düsengröße kann pro Extruder bestimmt werden. Je nach gewünschter Druckbreite und dem Extruder selbst können Sie die Düsen von 2 bis 25 mm anpassen.

6: ANPASSUNGEN AN DER PRODUKTIONSSTÄTTE IN ERWÄGUNG ZIEHEN

Nicht alle Produktionsstätten sind sofort für die Installation einer großformatigen additiven Fertigungsmaschine bereit. Bevor die Maschine an Ihren Standort geliefert wird, entwirft CEAD mögliche Layouts für die endgültige Installation.

Zusätzlich werden Simulationen erstellt, um eine genaue Vorschau der Maschine zu ermöglichen. Während dieses Prozesses wird festgestellt, ob die Maschine in die Produktionsstätte passt, ob die erforderliche Ausrüstung vorhanden ist und ob Anpassungen erforderlich sind.

7: INSTALLATION UND KALIBRIERUNG DER MASCHINE

Der spannendste Teil des Prozesses ist da: die Installation und Kalibrierung des Systems in Ihrer Produktionsstätte. Bei diesem Schritt geht es um die Genauigkeit, mit der das endgültige System drucken kann. Es ist wichtig, dass der LFAM-Lieferant eine genaue Lösung liefern kann, die auf Ihre Einrichtung abgestimmt ist.

Vor dem Versand des Roboters führt CEAD intern einen Factory Acceptance Test (FAT) durch, um sicherzustellen, dass das System gemäß den Standards funktioniert, die wir von unseren Systemen erwarten/verlangen. Das System wird gemäß den im Pilotprojekt ermittelten Anforderungen zusammengebaut.

Anschließend wird der Roboter während der Installationsphase, die den Site Acceptance Test (SAT) umfasst, an Ihren Standort geliefert, montiert und getestet. Bei diesem Test werden die Funktionalität und Sicherheit des Roboters am Standort des Kunden geprüft.

Der letzte Teil der Installation besteht in der Kalibrierung des Systems, die von unseren Software-Ingenieuren durchgeführt wird. CEAD ist bestrebt, die Möglichkeiten der additiven Fertigung zu revolutionieren. Im Mittelpunkt dieses Bestrebens steht die Genauigkeit unserer großformatigen 3D-Drucker.

Verschiedene Aspekte der AM-Lösung werden mit Sinumerik Direct Control und unserem Laser-Tracking-System kalibriert, wie z. B. die linearen Bahnen, die Genauigkeit des Roboterarms und die Durchbiegung des Roboterarms werden korrigiert. Klicken Sie hier, um mehr über die Verbesserung der LFAM-Genauigkeit mit Laser-Tracking zu erfahren.

8: GROSSFORMAT-ADDITIVE-FERTIGUNG-TRAINING

Um das volle Potenzial unserer Lösungen auszuschöpfen, muss man sich mit den Möglichkeiten des großformatigen 3D-Drucks vertraut machen. Aus diesem Grund unterstützt CEAD Kunden mit individuellen Schulungen, sowohl in unserer Produktionshalle als auch vor Ort in Ihrer Produktionsstätte. Die Schulungen vermitteln die Kenntnisse und Fähigkeiten, die für den Betrieb der erworbenen spezifischen Lösung erforderlich sind.

CEAD bietet verschiedene Möglichkeiten für groß angelegte 3D-Druck-Schulungen an. Die häufigste Schulung ist die obligatorische Schulung, die mit dem Kauf des Flexbot einhergeht und sich auf unsere Roboterlösung konzentriert. Darüber hinaus bietet CEAD auch optionale Schulungen für Kunden von Roboter-Extrudern an.

Der Inhalt der Schulung für den Roboterextruder und die Art und Weise, wie sie durchgeführt wird, können je nach den Vorlieben des Kunden angepasst werden. CEAD kann die Schulung per Online-Anruf, in unserer Produktionshalle oder vor Ort durchführen. Der aktuelle Artikel befasst sich mit der Schulung, die neuen Besitzern der Flexbot-Lösung angeboten wird.

CEAD unterscheidet nicht zwischen Anfängern, Fortgeschrittenen oder anderen Arten von Schulungen, alle Kunden erhalten das gleiche Schulungsniveau. Die Schulung wird jedoch so weit wie möglich personalisiert. Denken Sie zum Beispiel an Ingenieure, die mit CNC-Maschinen vertraut sind und eine andere/weniger Schulung benötigen als Personen, die neu in der Maschinenwelt sind.

In der Regel nehmen bis zu 5–6 Personen an der Schulung teil. Dies ist auf das ideale Verhältnis von Trainer zu Teilnehmer von 1 zu 3 zurückzuführen. Die Flexbot-Schulung wird in der Regel von zwei Anwendungs-/Kundendiensttechnikern durchgeführt. Unserer Erfahrung nach bieten maximal drei Personen pro Trainer den Schulungsteilnehmern die optimale Erfahrung. Bei Bedarf kann eine Schulung mit höherer Kapazität angefordert werden.

9: START DES KONTINUIERLICHEN IN-HOUSE-LFAM

Wir sind der Meinung, dass der LFAM-Anbieter auch nach der Installation der Maschine beim Kunden eine entscheidende Rolle bei der erfolgreichen Umsetzung der Lösung spielt. Auch wenn Ihnen das Wissen und die Maschine zur Verfügung stehen, können Sie auf Ihrem LFAM-Weg auf Hindernisse/Herausforderungen stoßen. Aus diesem Grund sorgen die engagierten und erfahrenen Support-Ingenieure von CEAD für die höchstmögliche Maschinenverfügbarkeit.

Dies geschieht auf zwei Arten. Erstens verfügt das Support-Team über Erfahrung im weltweiten Support und kann daher bei Bedarf Unterstützung leisten. Es bietet entweder eine Lösung aus der Ferne (online, über das Wissensportal oder in einem Videoanruf) oder besucht bei Bedarf Ihre Einrichtung. Zweitens verfügt CEAD über einen umfangreichen Bestand an Ersatzteilen, die online bestellt und auf Anfrage an Ihre Einrichtung geliefert werden können.

Unser Expertenteam ist bestrebt, eine langfristige Beziehung aufzubauen, um unseren Kunden eine fruchtbare LFAM-Erfahrung zu bieten. Das Team verfügt über umfangreiche Erfahrung mit additiver Fertigung und fundierte Kenntnisse der Technologie. Wir können verschiedene Szenarien oder Herausforderungen vorhersehen, mit denen Sie möglicherweise konfrontiert werden, und sind in der Lage, eine passende Lösung oder Strategie für das weitere Vorgehen zu bieten. Für den Fall, dass etwas passiert, sind wir darauf geschult, das Problem schnell zu erkennen und dauerhafte Lösungen zu finden.

10: EIN PARTNER, DER MIT IHREM UNTERNEHMEN WÄCHST

Mit dem Wachstum eines Unternehmens wächst auch die Produktionskapazität. Wenn anfangs ein Roboterdrucksystem den AM-Bedarf eines Unternehmens deckte, kann es im Laufe der Zeit aufgrund einer wachsenden Produktion erforderlich werden, zusätzliche Maschinen zu kaufen.

Die Support-Ingenieure von CEAD haben dieses Wachstum bei Unternehmen bereits mehrfach miterlebt und wissen daher, welche Bedürfnisse sich in Zukunft entwickeln könnten. Darüber hinaus ist dem Support-Team bewusst, dass Kontinuität wichtig ist. Sie sorgen für Kontinuität, indem sie nicht nur Unterstützung zur Erhöhung der Betriebszeit bieten, sondern auch für die Schulung zukünftiger Mitarbeiter zur Verfügung stehen.

Es ist von entscheidender Bedeutung, einen Anbieter für additive Fertigung auszuwählen, der sich gemeinsam mit Ihrem Unternehmen weiterentwickelt. Gemeinsam mit unseren Partnern ist CEAD Vorreiter im Bereich der additiven Fertigung im großen Maßstab. Wir arbeiten eng mit mehreren Forschungseinrichtungen (wie der Technischen Universität Dresden, der ETH Zürich, der Technischen Universität München und dem ICD Stuttgart) zusammen, um die additive Fertigung kontinuierlich zu verbessern und gleichzeitig kreative Lösungen für unsere Kunden und ihre Anwendungen zu bieten.

EINSTIEG IN DIE ADDITIVE FERTIGUNG IM GROSSFORMAT

Die Art und Weise, wie die Maschine vom Lieferanten konfiguriert wird, ist für bestimmte Anwendungen von großer Bedeutung. Beispielsweise erfordert der maritime Sektor andere Abmessungen der Drucke als beispielsweise die Automobilindustrie. Dies spiegelt sich in der Größe der Maschine, dem Druckbett und der Wahl zwischen einem Sockel oder Robotern auf einer Schiene wider.

Ein Anbieter, der mit der Anwendung der additiven und subtraktiven Fertigung in verschiedenen Branchen vertraut ist, ist daher wichtig. CEAD entwickelt seit über acht Jahren 3D-Drucktechnologie im großen Maßstab. Von eigenständigen Druckköpfen, die mit einem vorhandenen Roboterarm verbunden sind, bis hin zu kompletten Gantry- oder Roboterlösungen, die weltweit geliefert und installiert werden.

Mit Leidenschaft für Technologie und Innovation sind wir bestrebt, kreative Lösungen für unsere Kunden und ihre Anwendungen zu finden. Wir helfen ihnen, ihre Geschäftsaktivitäten mit unserer Technologie zu transformieren. Bitte wenden Sie sich bei Fragen zu Großprojekten an uns.