Vor drei Jahren startete ein Konsortium aus KMU, Großunternehmen und Forschungsinstitutionen das Projekt „Industrialization and Digitalization of Additive Manufacturing“ (IDAM). Ziel war es, den metallischen 3D-Druck im Bereich der automobilen Serienproduktion zu revolutionieren. Nun verkünden die Projektpartner: „Die Industrialisierung und Digitalisierung von Additive Manufacturing für automobile Serienprozesse ist gelungen.“
An zwei Standorten wurde jeweils eine digital vernetzte, vollautomatisierte 3D-Druck-Fertigungslinie aufgebaut und für die automobile Serienproduktion vorbereitet. Ab sofort können bei BMW in München und GKN Powder Metallurgy in Bonn pro Jahr mindestens 50.000 Bauteile in der Gleichteilefertigung beziehungsweise über 10.000 Individual- und Ersatzteile mittels 3D-Druck via Laser Powder Bed Fusion (LPBF) kosteneffizient gefertigt werden. Durch die modulare Auslegung des Blueprints der Linie lässt sich die Stückzahl beliebig weiter skalieren.
Von der Konzeptskizze zur Fertigungslinie
2019 gestartet transferieren heute fahrerlose Transportsysteme (FTS) vollautomatisch die mobilen Baukammern der 3D-Drucker zwischen den Modulen der IDAM-Fertigungslinien. Die Flotte wird von einer zentralen Steuerungseinheit kontrolliert, in der auf digitaler Ebene alle Daten der einzelnen Linienmodule zusammenlaufen. Durch den so generierten digitalen Zwilling werden zu jedem Zeitpunkt alle relevanten Fertigungsdaten überwacht.
Die Projektpartner entwickelten auch neuartige Konzepte zur automatischen Generierung von 3D-Druck-Baudaten. Vollautomatisierte Module transportieren das verarbeitete Metallpulver und bereiten es auf. Zusätzlich erfolgt die automatische Nachbearbeitung der gefertigten Bauteile in eigens konzipierten Stationen. Entlang dieser Linien wurden verschiedene Maßnahmen zur Qualitätssicherung implementiert. Beispielsweise erfolgt beim Laserschmelzprozess mittels Sensorik die Überwachung und eine Qualitätssicherung der Fertigteile.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit nötig
Die Implementierung der Linien erforderte interdisziplinäre Zusammenarbeit. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen unterstützte das Vorhaben durch seine Erfahrung im Bereich der additiven Fertigungstechnologien. Lösungen „von der Stange“ genügten den Projektpartnern nicht, daher musste ein Großteil der Module auf digitaler und physischer Ebene neu entwickelt werden.
Ein erfolgreicher Betrieb der IDAM-Linien ist zudem nur durch die enge Vernetzung der einzelnen Module möglich. Das Gleiche galt für die Projektpartner: Sie erarbeiteten gemeinsam Lösungen und brachten individuelle Kenntnisse in das Projekt ein. Darin soll letztlich der Schlüssel für das Gelingen des Vorhabens gelegen haben.
