Projektbeschreibung

Das Projekt „Automatisierung der Prozesskette zur kundenindividuellen Additiven Fertigung (AutoAdd)“ wurde im Rahmen der Fördermaßnahme LOEWE 3 des Landes Hessen zur Förderung empfohlen. AutoADD wurde offiziell am 01. Juli 2016 gestartet und am 30. Juni 2018 beendet.

Die Partnerunternehmen Kegelmann Technik GmbH (Rodgau, Jügesheim) und :em engineering methods AG (Darmstadt) haben in dieser Zeit in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Darmstadt, Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion, im Rahmen des Projektes eine digitale, automatisierte und durchgängige Prozesskette zur kundenindividuellen Additiven Fertigung aufgebaut. Durch AutoAdd erfährt der Kunde eine Kostenverringerung bei der Beschaffung additiver Bauteile und die Auftragsabwicklungszeit verkürzt sich deutlich. Die Möglichkeit an individualisierte Bauteile zu gelangen wird für den Kunden hierdurch immens vereinfacht.

Das enorme Marktpotenzial der Additiven Fertigung und die steigende Nachfrage nach kundenindividuellen Produkten erstrecken sich über alle bekannten Branchen. Vom Flugzeugbau, über die Automobilindustrie, den Maschinen- und Anlagenbau bis hin zum Heimanwendermarkt profitieren alle von einer derart neuen Prozesskette und Auftragsabwicklung.

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen aufgrund der Ausprägung der Prozesskette ein profitables Herstellen von kleinen Stückzahlen gegenüber konventionellen Verfahren. Hierdurch werden kundenindividuelle Wünsche bei der Produktgestaltung berücksichtigt und Marktnischen bedient. Die gesamte Prozesskette der kundenindividuellen Additiven Fertigung ist Stand heute manuell ausgeprägt und bedarf somit einem hohen zeitlichen und kostenintensiven Aufwand in der Datenaufbereitung. Diese manuelle Ausprägung führt auch zu einer Vielzahl an Medienbrüchen und unnötigen Iterationsschleifen im Herstellungsprozess. Das übergeordnete Projektziel von AutoAdd war daher der Aufbau und die Implementierung einer digitalen, automatisierten und durchgängigen Prozesskette zur kundenindividuellen Additiven Fertigung. Dazu wurde eine integrierte, auf Fertigungs- und Methodenwissen basierende Prozesskette entwickelt, welche den gesamten Prozess der kundenindividuellen Additiven Fertigung medienbruchfrei und für den Fertiger sowie den Kunden transparent gestaltet. AutoAdd ermöglicht durch das Entwickeln und Implementieren von neuartigen Prozessbausteinen und notwendigen Schnittstellen eine papierlose, digitale und integrierte Qualitätssicherung sowie die Nachverfolgung von kundenindividuellen Aufträgen. Der Gesamtprozess besitzt als primäres Alleinstellungsmerkmal die Ermöglichung einer volldigitalen kundenindividuellen Additiven Fertigung. Darüber hinaus ist es ein Novum die gesamte Prozesskette, allen voran die Datenaufbereitung, zu betrachten und basierend auf Fertigungs- und Methodenwissen Lösungen für eine qualitativ hochwertige kundenindividuelle Additive Fertigung zu erarbeiten. Eine wirtschaftliche Verwertung der innovativen kundenindividuellen Additiven Fertigung erlangen die beteiligten Projektpartner durch den direkten Einsatz und Vertrieb der Lösung. Die Ergebnisse von AutoAdd besitzen neben dem wirtschaftlichen Potenzial ebenfalls ein großes wissenschaftliches Potenzial. Auf dem nationalen Forschungsmarkt beschäftigt sich keine Forschungsinitiative mit der Durchgängigkeit der Prozesskette. AutoAdd ist hier ein Vorreiter. Durch die Verbreitung in wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Netzwerken findet ein zielgerichteter Wissenstransfer im Bereich der Additiven Fertigung statt. Andere hessische Unternehmen können von der durch AutoAdd gewonnenen Expertise der Partnerunternehmen profitieren und somit den Standort Hessen langfristig stärken. Neben dem Wissensgewinn entstehen auch weitere Arbeitsplätze bei den Projektpartnern. Hier werden Ingenieure und Qualitätspersonal, aber auch Produktionsmitarbeiter durch die marktbreite Einführung benötigt.

Projektziele

Das Projektziel von AutoAdd war der Aufbau bzw. die Implementierung einer digitalen, automatisierten und durchgängigen Prozesskette zur kundenindividuellen Additiven Fertigung. AutoAdd demonstriert die gesamte Prozesskette vom Eingang von Kundenaufträgen, über die rechnerinterne Verarbeitung dieser Aufträge und das Pre-Processing von CAD-Daten zur Fertigungsvorbereitung über die Fertigung und das Post-Processing, bis hin zum Vertrieb, zur Auslieferung, zur Zustellung und zur Verteilung der additiv gefertigten Bauteile.

Zur Validierung des entwickelten Gesamtsystems wurden typische, repräsentative Bauteile verwendet. Dadurch entstand eine marktreife Lösung. Nach erfolgreicher Entwicklung und Validierung des prototypischen Softwaredemonstrators wurde dieser im realen Einsatz mit Kundenaufträgen getestet. Durch Beteiligung von Referenzkunden an der Validierung wurde die Machbarkeit im industriellen Einsatz nachgewiesen. Hierauf aufbauend führten sowohl Kegelmann Technik als auch die :em engineering methods AG weitere Kundentests und Akquisetätigkeiten zur weiteren Vermarktung durch.

Die erarbeiteten Lösungen werden auf weitere Verfahren adaptiert, um einen breiten Markt zu erreichen und den Standort Hessen zu stärken.

Um dieses übergeordnete Projektziel zu erreichen, gab es diese weiteren Zielstellungen:

  • Reduktion von Medienbrüchen entlang der gesamten Prozesskette zur kundenindividuellen Additiven Fertigung
  • Effektivitätssteigerung in der kundenindividuellen Auftragsbearbeitung durch Automatisierung der Prozesskette zur Additiven Fertigung
  • Einführung einer papierlosen, digitalen und integrierten Qualitätssicherung sowie Nachverfolgung von kundenindividuellen Aufträgen

Für die Erreichung dieser Zielstellungen diente das folgende spezifische Anforderungsprofil, welches an die Prozesskette gestellt wurde:

  • Die gesamte Entwicklung erfolgt unter betriebswirtschaftlichen und technologischen, qualitätssichernden Zielgrößen.
  • Die Entwicklung der Prozesskette basiert auf Fertigungswissen. Im Rahmen von AutoAdd wird das Selektive Lasersintern (SLS) als Fertigungsverfahren betrachtet.
  • Methodenwissen (Knowhow und standardisierte Abläufe der Mitarbeiter) muss Input für Entwicklung sein.
  • Mehrere gängige Datenformate (STL, native CAD-Daten, JT, STEP, AMF, etc.) werden als Eingangsformat durch den Kunden unterstützt.
  • Aufbau einer digitalen durchgängigen Prozess- und Toolkette, um die Anzahl der Medienbrüche zu reduzieren.
  • AutoAdd senkt die Herstellungskosten um mindestens 10%.
  • Die Durchlaufzeit von kundenindividuellen Aufträgen reduziert sich um ca. 20%.

Dieses spezifische Anforderungsprofil wurde in der frühen Phase des Projektes durch die Definition von weiteren Randbedingungen, Schnittstellen und Anforderungen ergänzt, sodass ein detaillierter Anforderungskatalog für AutoAdd vorlag.

Die Innovation besitzt folgende Alleinstellungsmerkmale bzw. Vorteile, die den aktuellen Stand der Technik deutlich übertreffen:

  • Die Betrachtung der virtuellen Prozessschritte stellt Innovation und Alleinstellungsmerkmal per se dar. Alle großen Forschungs- oder Entwicklungstätigkeiten behandeln vornehmlich die Themenschwerpunkte Werkstoffe, Technologie oder Entwicklung im Sinne von Gestaltungsrichtlinien.
  • Besonders im Bereich des Pre-Processing zur Additiven Fertigung werden gegenüber dem Stand der Technik und kommerziell erhältlicher Software (bspw. „Magics“ von Materialise) immense Vorteile in der Datenaufbereitung erzielt, da hier nicht nur rein wirtschaftliche Zielgrößen eine Rolle spielen, sondern die Daten qualitätssichernd und fertigungsgerecht aufbereitet werden.
  • Der Kunde steht im Fokus der Betrachtung. Automatisierte Auftragsabwicklung durch Durchgängigkeit der virtuellen Prozesskette und durchgängiges automatisiertes Engineering von Kundenaufträgen ermöglicht kürzere Auftragsabwicklungszeiten und Kosteneinsparungen.
  • Papierlose integrierte Qualitätssicherung, virtuelle Abbildung der Kundenaufträge und das Zuordnen aller Daten ermöglicht ad-hoc Qualitätssicherung. Der Kunde erhält mit Auslieferung der additiv gefertigten Bauteile direkt und ohne Mehraufwand bei Kegelmann Technik die Qualitätssicherungsinformationen.
  • Da die gesamte Prozesskette zur Additiven Fertigung auf Fertigungs- und Methodenwissen basiert, wird eine ressourceneffiziente Produktion erreicht. Der Ausschuss von Bauteilen wird durch das wissensbasierte, automatisierte Fertigen deutlich reduziert.
  • Die Ergebnisse können Grundlage für die Anpassung oder Erstellung von neuen VDI Richtlinien im Bereich der Additiven Fertigung bilden. Da in den bisherigen VDI Richtlinien (vgl. VDI 3405 Blatt 1 bis 3) der Fokus nicht auf den digitalen Prozessschritten, sondern auf dem Fertigungsprozess und den Werkstoffen liegt. Zur Aufrechterhaltung des Wissensvorsprungs der Projektpartner werden hier lediglich methodische Ansätze und Prinzipien für neue VDI-Aktivitäten vorgeschlagen.

Aktuelles

2311 2017

BVMW Roadshow

23. November 2017|0 Comments

Veranstaltung mit Firmenführung zum Thema: Smarte Konzepte für agile Unternehmen – Vorstellung AutoADD

1411 2017

Formnext 2017 in Frankfurt am Main

14. November 2017|0 Comments

Die Formnext in Frankfurt liegt hinter uns – mit vielen neuen Eindrücken, interessanten Gesprächen und dem Besuch der Bundesministerin Brigitte Zypries auf unserem Stand. Doppelt so groß wie im vorherigen Jahr und auf zwei Hallen [...]

Umfrage

Vom Eingang der Kundenaufträge über die rechnerinterne Verarbeitung derselben, das Pre-Processing der CAD-Daten, die eigentliche Fertigung sowie das Post-processing und letztendlich die Zustellung der gewünschten Bauteile zu Ihnen als Kunden soll diese Prozesskette alle wünschenswerten Aspekte abdecken. Hierzu ist für uns im Vorfeld auch die Meinung unserer Kunden wichtig. Unter folgendem Link können auch Sie uns bei der Ausrichtung des Projektes unterstützen:

Zur Umfrage

Nach erfolgreicher Entwicklung und Validierung der Software, die die Prozesskette abbilden soll, wurde diese im realen Einsatz an Kundenaufträgen getestet, um die Machbarkeit im industriellen Einsatz zu verifizieren. Unser Ziel und das des gesamten Projektteams ist es, bis Mitte 2018 dieses Projekt so weit voran getrieben zu haben, dass durch die Anwendbarkeit (auch auf andere Fertigungsverfahren) einzigartige Vorteile herausgearbeitet werden. Denn auch wenn die Möglichkeit zur Serie von 1 in der additiven Fertigung bereits bekannt ist – genutzt wird dieser Vorteil viel zu selten!

Konsortium

Kegelmann Technik GmbH

Gutenbergstr. 15
63110 Rodgau Jügesheim

http://www.ktechnik.de/

Die Rolle der Kegelmann Technik im Projekt: Durch über 27 Jahre Erfahrung als Dienstleister im Bereich des Additive Manufacturing hat Kegelmann Technik kunden- und prozessorientierte Lösungen zur erfolgreichen Entwicklung innovativer Produkte ausgearbeitet. Im Projekt stellte Kegelmann Technik dieses Wissen zur Verbesserung des Fertigungsprozesses und dem Ziel der Automatisierung der Prozesskette zur Verfügung.

:em engineering methods AG

Rheinstraße 97
64295 Darmstadt

http://www.em.ag

Die :em AG übernahm vor allem Aufgaben im Bereich der Konzeption und Entwicklung von informationstechnischen Lösungen sowie zur Implementierung von Schnittstellen und Umsetzung einer ganzheitlichen IT-Umgebung für die Prozesskette Additive Fertigung.

TU Darmstadt Fachgebiet DiK

Otto-Berndt-Straße 2
64287 Darmstadt

http://www.dik.tu-darmstadt.de

Neben dem Projektmanagement übernahm die DiK vor allem Aufgaben im methodischen Vorgehen und Erarbeiten von informationstechnischen Lösungen sowie zur Definition und Analyse von Schnittstellen. Die methodische Begleitung und Unterstützung erfolgte während der gesamten Projektlaufzeit (01.07.2016 bis 30.06.2018) und in allen Arbeitspaketen. Das DiK war hauptverantwortlich für die gesamte Konzeptentwicklung.

Förderträger

LOEWE

Hessische Forschungsförderung

Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 500/16-12) wurde im Rahmen von Hessen ModellProjekte aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.

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