Vollautomatisierte additive Fertigung in Losgröße 1

Auf der Hannover Messe wird Arburg mit seiner AM Factory demonstrieren, wie sich mit Additiver Fertigung 100 % rückverfolgbar in Losgröße 1 produzieren lässt.

Als einer der Vorreiter der Kunststoffbranche in Sachen Industrie 4.0 und Digitalisierung zeigt Arburg auf der Hannover Messe vom 1. bis 4. April 2019 wieder zukunftsweisende Praxislösungen im Bereich „Digital Factory“. Highlight ist in diesem Jahr die „AM (Additive Manufacturing) Factory“: Eine Turnkey-Anlage rund um einen Freeformer 300-3X fertigt Vakuumgreifer in sechs verschiedenen Varianten „on demand“ – vollautomatisiert und zu 100 Prozent rückverfolgbar.

Das neue Scada-System ATCM (Arburg Turnkey Control Module) sammelt, visualisiert und übermittelt dabei die relevanten Prozessdaten. Zudem präsentiert Arburg sein neues Kundenportal und das Leitrechnersystem ALS, eine spezielle MES-Lösung für Kunststoffverarbeiter.

„Mit über 30 Jahren Erfahrung in der IT-vernetzten Produktion sind wir Vorreiter unserer Branche zum Thema Digitalisierung und Industrie 4.0. Ich bin überzeugt, dass eine Kombination von Additive Manufacturing, Automation und Digitalisierung enormes Potenzial bietet und der kunststoffverarbeitende Betrieb damit fit für die Zukunft wird“, erklärt Heinz Gaub, Geschäftsführer Technik bei Arburg. Ein herausragendes Praxisbeispiel dazu zeigt Arburg nach Gaubs Worten mit der neuen AM Factory.

Die Idee der AM Factory ist, Kleinserien oder Bauteile in Losgröße 1 vollautomatisiert – und damit z. B. auch mannlos über Nacht – additiv zu fertigen oder zu veredeln. Auf der Hannover Messe 2019 wird als Beispiel die Fertigung von Vakuumgreifern für Schachfiguren gezeigt. Für jede Figur – Dame, König, Läufer, Springer, Turm oder Bauer – gibt es eine eigene Greifer-Variante mit passender Geometrie.

Die zentralen Elemente der Turnkey-Anlage sind ein Freeformer 300-3X, ein Sechs-Achs-Roboter und das Scada-System Arburg Turnkey Control Module (ATCM). Darüber hinaus kommt bei der AM Factory eine modulare und skalierbare Sicherheitssteuerung zum Einsatz, die Arburg speziell für komplexe Turnkey-Anlagen entwickelt hat, um den kontinuier­lich steigenden Sicherheitsanforderungen Rechnung zu tragen.

Der Auftrag der gewünschten Greifer-Variante wird zunächst an einem Terminal gestartet. Jedes Bauteil erhält im ATCM automatisch eine eigene Nummer (ID). Die komplette Handhabung übernimmt ein Kuka Sechs-Achs-Roboter. Er entnimmt eine Greifer-Grundplatte aus dem Schachtmagazin und führt sie der Station „Laserbeschriftung“ zu. Dort wird sie mit einem DM-Code gekennzeichnet und ist eindeutig rückverfolgbar.

Das Einlegeteil wird auf einem Werkstückträger platziert, in der nächsten Station plasmabehandelt und vor dem Einlegen in den Freeformer-Bauraum gescannt. Daraufhin ergänzt der Freeformer 300-3X entsprechend des hinterlegten 3D-Druck-Auftrags in rund drei Minuten Bauzeit die gewünschte funktionale Kontur aus dem Elastomer TPU (Desmopan 9370).

Der fertige Vakuumgreifer wird entnommen, erneut gescannt und noch in der Fertigungszelle einer taktilen Funktionsprüfung unterzogen. Dazu wird die gewünschte Schachfigur angesaugt und auf dem Schachbrett umgesetzt.

Das Erfassen und Zusammenführen der Prozess- und Qualitätsdaten übernimmt das ATCM. Über ein HMI-Terminal (Human Machine Interface) mit Touch-Panel visualisiert es zudem die wichtigen Funktionen der kompletten Fertigungszelle.

Der Datentransfer erfolgt über die Kommunika­tionsplattform OPC UA. Über seinen DM-Code ist jeder Vakuumgreifer zu 100 % rückverfolgbar. Auf einer individuellen Website werden nach Scannen des Codes relevante Fertigungsdaten wie Bauzeit, Material, Tropfenanzahl und Bauraumtemperatur dargestellt.

Der Freeformer 300-3X lässt sich problemlos automatisiert in vernetzte Fertigungslinien integrieren. Das automatische Öffnen und Schließen der Bauraumtür erfolgt über optionale Robot-Schnittstellen. Mit drei direkt beheizten Austragseinheiten kann die neue große Maschine aus zwei Kunststoff-Komponenten und Stützmaterial komplexe und belastbare Funktionsbauteile in Hart-Weich-Verbindung herstellen.

Das Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) bietet zudem Materialfreiheit und wird deshalb als „offenes System“ bezeichnet. Ausgangsbasis sind qualifizierte Original­kunststoffe in Form kostengünstiger Granulate, wie sie auch im Spritzgießen eingesetzt werden.

Hinsichtlich Branche und Einsatzbereich sind dem Freeformer kaum Grenzen gesetzt. Über die additive Fertigung von Einzelteilen und Kleinserien hinaus lassen sich durch Kombination von additiver Fertigung, Spritzgießen und Industrie 4.0-Technologien Großserienteile in Losgröße 1 veredeln und individualisieren.

Für die industrielle Anwendung sind individualisierte Kunststoffteile für Konsumgüter, medizinische Einzelteile (Implantate), Betriebsmittel und  funktionale Ersatzteile prädestiniert. Eine Auswahl an Bauteilen kann der Besucher an einer interaktiven Station selbst hinsichtlich Funktionalität und Qualität testen.

Interessant sind im Zusammenhang mit dem AKF-Verfahren auch die Themen Funktionsintegration und Leichtbau. Beispielsweise lassen sich bionisch optimierte Bauteile konstruieren und additiv fertigen, ohne fertigungstechni­sche Zwänge wie beim Spritzgießen berücksichtigen zu müssen. Arburg zeigt dazu auf der Hannover Messe 2019 in der Sonderausstellung „Integrated Lightweight Plaza“ in Halle 5 einen Freeformer 200-3X. Zudem wird Manuel Wöhrle, Senior Sales Manager Lightweight bei Arburg, am 2. April 2019 im Rahmen des „Forum Industrial Supply“ in Halle 4 einen Vortrag halten zu innovativen Leichtbau-Verfahren in der additiven Fertigung und im Spritzgießen.

Das Angebot von Arburg für die IT-vernetzte und produktions­effiziente Kunststoffteilefertigung reicht von digitalen Assistenzpaketen für Allrounder-Spritzgießmaschinen über Predicitive Maintenance bis zum eigenen MES, Kundenportal und Remote Service.

Das Leitrechnersystem ALS ist bereits seit 1986 das MES von Arburg speziell für die Spritzgießfertigung und wird seither kontinuierlich weiterentwickelt. Als zentraler Baustein von Industrie 4.0 ermöglicht ALS den Online-Datenaustausch über Produktions­einrichtungen und -standorte hinweg (horizontale Integration) ebenso wie mit einem PPS/ERP-System (vertikale Integration).

Auf der Hannover Messe wird Arburb zeigen, wie das ALS alle relevanten Produktions- und Qualitätsdaten erfasst und archiviert und zum Beispiel  Rückmeldungen und Kennzahlen zu Maschinen, fälligen Wartungen, laufenden Aufträgen und zur Produktionsqualität zur Verfügung stellt – auch für mobile Anwendungen.

Wie Arburg betont, treibt das Unternehmen zudem die Digitalisierung bei seinen Geschäftsprozessen und Dienstleistungen weiter voran. So stellt das neue Kundenportal über eine Cloud-Lösung verschiedene Dienstleistungen gebündelt und übersichtlich bereit. Als zentrale Applikationen (Apps) werden zum Beispiel das „Machine Center“, das zu jeder Maschine wichtige Informationen und Dokumente enthält, der „Shop“ für die Bestellung von Ersatzteilen und das „Service Center“ vorgestellt. Nach Freischaltung der gewünschten Applikationen und Services lassen sich diese über einen PC oder ein mobiles Endgerät nutzen.

gk