Automatisierte 3D-Druck-Oberflächennachbereitung
pro Stunde
Die erste vollautomatisierte und von Underwriters Laboratories (UL) zugelassene Weiterverarbeitungsanlage für 3D-gedruckte Kunststoffteile ist auf dem Markt. Dank automatisierter Oberflächenbearbeitung konnte die Produktivität von zwei auf über hundert Teile pro Stunde erhöht werden.
Bild: Additive Manufacturing Technologies (AMT)Die britische Firma Additive Manufacturing Technologies (AMT) hat sich mit Mitsubishi Electric zusammen getan, um die Entwicklung ihrer Anlage "PostPro 3D" zum Glätten 3D-gedruckter Kunststoffteile mittels spezieller chemischer Dämpfe voranzutreiben. Diese basiert auf ausgefeilten integrierten Automatisierungslösungen. Das ganze Spektrum der Automatisierungskomponenten von Mitsubishi Electric kommt hier zum Einsatz. Kompakt-SPSen der Melsec-iQ-F-Serie, HMIs der GOT-Reihe, Scada-Systeme und Melfa-Knickarmroboter, die als Systemoption angeboten werden, sind hier die Kernprodukte. Die Dampfglättungsmaschine automatisiert die Oberflächenbearbeitung von 3D-gedruckten Teilen vollständig und steigert so die Produktivität von wenigen gefertigten Teilen auf Hunderte von Teilen pro Stunde.
Bild: Additive Manufacturing Technologies (AMT)Vom manuellen zum automatisierten Prozess
Durch die Reduzierung der Durchlaufzeiten und -kosten bietet das System große Vorteile für industrielle Hersteller und Endanwender. "Bislang war die Fertigstellung eines 3D-gedruckten Teils ein rein manueller Prozess, der schon mal 30 bis 70 Prozent der gesamten Herstellungskosten ausmachen kann. Durch den Einsatz unserer automatisierten Lösung 'PostPro 3D' können Hersteller den Endpreis erheblich senken. Das macht den 3D-Druck für die Produktion höherer Stückzahlen wirtschaftlich und attraktiv", erklärt Joseph Crabtree, CEO bei AMT.
Die innovative Maschine mit einer Stellfläche von nur 2,5m² kann eine Objektoberfläche auf 1µm genau glätten, ähnlich wie beim Spritzgießen. Thermoplastische Polymere, wie z.B. Polyamide (Nylons), Polymilchsäure, thermoplastische Polyurethane und Elastomere, Polymethylmethacrylat und Polyetherimide sind Materialien, die "PostPro 3D" verarbeiten kann.
Das automatisierte Post-Processing wird durch die Verwendung einer Reihe von vordefinierten Parametersätzen und Algorithmen ermöglicht, die auf das PostPro-eigene physikalisch-chemische Verfahren Boundary Layer Automated Smoothing Technology (Blast) angewendet werden.
Die 3D-gedruckten Teile, die mittels Laser- oder High-Speed Sintern, HP-Multi-Jet-Fusion oder Fused-Deposition-Modeling-Technologie erstellt wurden, können manuell oder mit einem integrierten Sechs-Achs-Roboter von Mitsubishi Electric in die Post-Pro-Anlage geladen werden, was die Produktivität weiter erhöht. In der Anlage können mehrere Teile gleichzeitig nachbearbeitet werden, sofern sie aus den gleichen Materialien bestehen und eine identische Oberflächenbearbeitung benötigen.
Oberflächenbeschaffenheit nach Wahl
Nach dem Einlegen der Teile ist es möglich, die gewünschte Oberflächen-Rauheit sowie weitere Oberflächenqualitäten, z.B. matt oder glänzend, auszuwählen. Zur kontinuierlichen Prozess- und Maschinenüberwachung werden die Bearbeitungsdaten in Echtzeit ausgewertet und gespeichert. Nach einer Zykluszeit von typischerweise 90 bis 120 Minuten ist der Glättungsvorgang abgeschlossen. Die Teile sind freigegeben und einsatzbereit. Darüber hinaus kann die Maschine bei Bedarf automatisch Verbrauchsmaterialien nachbestellen, z.B. Kartuschen mit Chemikalien, wodurch die Produktionslinien weiter vereinfacht und beschleunigt werden.
Eine intelligente und hochgradig vernetzte Maschine wie der PostPro 3D nutzt eine Reihe von Fabrikautomatisierungslösungen, die nahtlos miteinander interagieren müssen. Tatsächlich war es das Ziel von AMT, eine Maschine zu entwickeln, die für Industrie 4.0 geeignet ist. Das heißt mit der Cloud verbunden ist, Status-Updates senden kann, bei Bedarf automatisch Verbrauchsmaterialien bestellt und für vorbeugende Wartung und Ferndiagnose geeignet ist.
Crabtree kommentiert: "Um unser Konzept zu realisieren, brauchten wir einen Automatisierungspartner, der die gesamte Palette der Maschinensteuerung sowie die eigentliche Robotik liefern kann. Das ist fundamental, um unsere Maschine wirklich in die Produktionslinie der Zukunft zu integrieren und um von einem schlanken Vertriebsmodell mit einem einzigen Anbieter zu profitieren."
Zertifiziert und weltweit einsetzbar
Schließlich waren auch zertifizierte Automatisierungsprodukte für AMT entscheidend, wie Joseph Crabtree erklärte: "Um unsere Lösung in den USA, Europa und China zu expandieren und auszuliefern, mussten wir ein System bauen, dessen Komponenten alle nach nationalen Vorschriften wie UL- und CE-Kennzeichnungsstandards zertifiziert sind." Er fuhr fort: "Mitsubishi Electric war die klare Wahl, da sie ein Komplettanbieter für modernste Automatisierungslösungen sind. So können wir sicher sein, dass die verschiedenen Komponenten kompatibel sind und Daten austauschen können. Insgesamt kann uns das Unternehmen Produkte anbieten, die sowohl die UL-, CE- als auch die Industrie-4.0-Anforderungen erfüllen."
Genauer gesagt ist PostPro 3D mit einer Mitsubishi Electric-Stromversorgung und Niederspannungsschaltgeräten, Servoantrieben und -motoren, FR-D700-Frequenzumrichtern und einem optionalen sechsachsigen Melfa-Roboterarm der RV-FR-Serie ausgestattet. Diese sind mit einer Melsec FX5UC-SPS der iQ-F-Serie verbunden, die hohe Leistungen in einem kompakten Paket bietet, das sich für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot wie diese eignet. Die SPS ist außerdem mit dem GOT2000 HMI-Bedienterminal von Mitsubishi Electric verbunden. Das ermöglicht es dem Bediener, Finishing-Parameter einzustellen und den Prozess mithilfe des fortschrittlichen Scada von Mitsubishi Electric mit 3D-Grafik zu überwachen. So wird ein effizienter Betrieb gewährleistet und vorbeugende Wartung ermöglicht. All diese Funktionen halfen AMT, eine vollautomatische und digital vernetzte Maschine zu erschaffen.
Gary Hatfield, Key Account Manager für die Region Yorkshire bei Mitsubishi Electric, sagte: "Es war sehr spannend, mit AMT an einem so innovativen Produkt zu arbeiten. Der Prozess der Realisierung von AMTs Vision eines vollautomatischen Prozesses, der in den digitalen Workflow einer Produktionslinie integriert werden kann, ist hochaktuell und für viele Firmen interessant." Joseph Crabtree schloss: "Wir glauben, dass PostPro 3D einen bedeutenden Einfluss auf eine Reihe von Fertigungsanwendungen haben wird, von Schuhen und medizinischen Teilen bis hin zu Luft- und Raumfahrt und Automotive. Dies wäre ohne den richtigen Automatisierungsspezialisten nicht möglich gewesen. Wir haben gerne mit Mitsubishi Electric zusammengearbeitet, um das weltweit erste voll integrierte System für die automatisierte Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Teilen zu entwickeln. Dank dieser Partnerschaft sind wir in der Lage, die Maschine selbstbewusst einem globalen Markt anzubieten."
Die erste vollautomatisierte und von Underwriters Laboratories (UL) zugelassene Weiterverarbeitungsanlage für 3D-gedruckte Kunststoffteile ist auf dem Markt. Dank automatisierter Oberflächenbearbeitung konnte die Produktivität von zwei auf über hundert Teile pro Stunde erhöht werden.
Bild: Additive Manufacturing Technologies (AMT)Die britische Firma Additive Manufacturing Technologies (AMT) hat sich mit Mitsubishi Electric zusammen getan, um die Entwicklung ihrer Anlage "PostPro 3D" zum Glätten 3D-gedruckter Kunststoffteile mittels spezieller chemischer Dämpfe voranzutreiben. Diese basiert auf ausgefeilten integrierten Automatisierungslösungen. Das ganze Spektrum der Automatisierungskomponenten von Mitsubishi Electric kommt hier zum Einsatz. Kompakt-SPSen der Melsec-iQ-F-Serie, HMIs der GOT-Reihe, Scada-Systeme und Melfa-Knickarmroboter, die als Systemoption angeboten werden, sind hier die Kernprodukte. Die Dampfglättungsmaschine automatisiert die Oberflächenbearbeitung von 3D-gedruckten Teilen vollständig und steigert so die Produktivität von wenigen gefertigten Teilen auf Hunderte von Teilen pro Stunde.
Bild: Additive Manufacturing Technologies (AMT)Vom manuellen zum automatisierten Prozess
Durch die Reduzierung der Durchlaufzeiten und -kosten bietet das System große Vorteile für industrielle Hersteller und Endanwender. "Bislang war die Fertigstellung eines 3D-gedruckten Teils ein rein manueller Prozess, der schon mal 30 bis 70 Prozent der gesamten Herstellungskosten ausmachen kann. Durch den Einsatz unserer automatisierten Lösung 'PostPro 3D' können Hersteller den Endpreis erheblich senken. Das macht den 3D-Druck für die Produktion höherer Stückzahlen wirtschaftlich und attraktiv", erklärt Joseph Crabtree, CEO bei AMT.
Die innovative Maschine mit einer Stellfläche von nur 2,5m² kann eine Objektoberfläche auf 1µm genau glätten, ähnlich wie beim Spritzgießen. Thermoplastische Polymere, wie z.B. Polyamide (Nylons), Polymilchsäure, thermoplastische Polyurethane und Elastomere, Polymethylmethacrylat und Polyetherimide sind Materialien, die "PostPro 3D" verarbeiten kann.
Das automatisierte Post-Processing wird durch die Verwendung einer Reihe von vordefinierten Parametersätzen und Algorithmen ermöglicht, die auf das PostPro-eigene physikalisch-chemische Verfahren Boundary Layer Automated Smoothing Technology (Blast) angewendet werden.
Die 3D-gedruckten Teile, die mittels Laser- oder High-Speed Sintern, HP-Multi-Jet-Fusion oder Fused-Deposition-Modeling-Technologie erstellt wurden, können manuell oder mit einem integrierten Sechs-Achs-Roboter von Mitsubishi Electric in die Post-Pro-Anlage geladen werden, was die Produktivität weiter erhöht. In der Anlage können mehrere Teile gleichzeitig nachbearbeitet werden, sofern sie aus den gleichen Materialien bestehen und eine identische Oberflächenbearbeitung benötigen.
Oberflächenbeschaffenheit nach Wahl
Nach dem Einlegen der Teile ist es möglich, die gewünschte Oberflächen-Rauheit sowie weitere Oberflächenqualitäten, z.B. matt oder glänzend, auszuwählen. Zur kontinuierlichen Prozess- und Maschinenüberwachung werden die Bearbeitungsdaten in Echtzeit ausgewertet und gespeichert. Nach einer Zykluszeit von typischerweise 90 bis 120 Minuten ist der Glättungsvorgang abgeschlossen. Die Teile sind freigegeben und einsatzbereit. Darüber hinaus kann die Maschine bei Bedarf automatisch Verbrauchsmaterialien nachbestellen, z.B. Kartuschen mit Chemikalien, wodurch die Produktionslinien weiter vereinfacht und beschleunigt werden.
Eine intelligente und hochgradig vernetzte Maschine wie der PostPro 3D nutzt eine Reihe von Fabrikautomatisierungslösungen, die nahtlos miteinander interagieren müssen. Tatsächlich war es das Ziel von AMT, eine Maschine zu entwickeln, die für Industrie 4.0 geeignet ist. Das heißt mit der Cloud verbunden ist, Status-Updates senden kann, bei Bedarf automatisch Verbrauchsmaterialien bestellt und für vorbeugende Wartung und Ferndiagnose geeignet ist.
Crabtree kommentiert: "Um unser Konzept zu realisieren, brauchten wir einen Automatisierungspartner, der die gesamte Palette der Maschinensteuerung sowie die eigentliche Robotik liefern kann. Das ist fundamental, um unsere Maschine wirklich in die Produktionslinie der Zukunft zu integrieren und um von einem schlanken Vertriebsmodell mit einem einzigen Anbieter zu profitieren."
Zertifiziert und weltweit einsetzbar
Schließlich waren auch zertifizierte Automatisierungsprodukte für AMT entscheidend, wie Joseph Crabtree erklärte: "Um unsere Lösung in den USA, Europa und China zu expandieren und auszuliefern, mussten wir ein System bauen, dessen Komponenten alle nach nationalen Vorschriften wie UL- und CE-Kennzeichnungsstandards zertifiziert sind." Er fuhr fort: "Mitsubishi Electric war die klare Wahl, da sie ein Komplettanbieter für modernste Automatisierungslösungen sind. So können wir sicher sein, dass die verschiedenen Komponenten kompatibel sind und Daten austauschen können. Insgesamt kann uns das Unternehmen Produkte anbieten, die sowohl die UL-, CE- als auch die Industrie-4.0-Anforderungen erfüllen."
Genauer gesagt ist PostPro 3D mit einer Mitsubishi Electric-Stromversorgung und Niederspannungsschaltgeräten, Servoantrieben und -motoren, FR-D700-Frequenzumrichtern und einem optionalen sechsachsigen Melfa-Roboterarm der RV-FR-Serie ausgestattet. Diese sind mit einer Melsec FX5UC-SPS der iQ-F-Serie verbunden, die hohe Leistungen in einem kompakten Paket bietet, das sich für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot wie diese eignet. Die SPS ist außerdem mit dem GOT2000 HMI-Bedienterminal von Mitsubishi Electric verbunden. Das ermöglicht es dem Bediener, Finishing-Parameter einzustellen und den Prozess mithilfe des fortschrittlichen Scada von Mitsubishi Electric mit 3D-Grafik zu überwachen. So wird ein effizienter Betrieb gewährleistet und vorbeugende Wartung ermöglicht. All diese Funktionen halfen AMT, eine vollautomatische und digital vernetzte Maschine zu erschaffen.
Gary Hatfield, Key Account Manager für die Region Yorkshire bei Mitsubishi Electric, sagte: "Es war sehr spannend, mit AMT an einem so innovativen Produkt zu arbeiten. Der Prozess der Realisierung von AMTs Vision eines vollautomatischen Prozesses, der in den digitalen Workflow einer Produktionslinie integriert werden kann, ist hochaktuell und für viele Firmen interessant." Joseph Crabtree schloss: "Wir glauben, dass PostPro 3D einen bedeutenden Einfluss auf eine Reihe von Fertigungsanwendungen haben wird, von Schuhen und medizinischen Teilen bis hin zu Luft- und Raumfahrt und Automotive. Dies wäre ohne den richtigen Automatisierungsspezialisten nicht möglich gewesen. Wir haben gerne mit Mitsubishi Electric zusammengearbeitet, um das weltweit erste voll integrierte System für die automatisierte Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Teilen zu entwickeln. Dank dieser Partnerschaft sind wir in der Lage, die Maschine selbstbewusst einem globalen Markt anzubieten."
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 7 (August) 2021 - 20.07.21.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
