Additive Fertigung
Industrialisieren Sie die additive Fertigung (AM) für skalierbare, wiederholbare und zuverlässige AM-Prozesse.
Whitepaper: Durchgängige Lösungen für eine intelligentere additive Fertigung
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Additive Fertigung (AM), oder 3D-Druck, verlässt die Nische des Prototypenbaus und steht an der Schwelle zur Industrialisierung. Die AM-Lösungen von Hexagon ermöglichen Herstellern, ihren gesamten AM-Prozess zu skalieren und zu optimieren, von der Konstruktion und Materialauswahl bis hin zur Produktion und Qualitätssicherung.
Industrialisierung von AM
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Durchgängige AM
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Design für AM
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Werkstoffe für AM
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Qualität in AM
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Fertigung
Additive Fertigung (AM) oder 3D-Druck erzeugt 3D-Komponenten, indem Materialschichten auf der Grundlage eines digitalen Modells hinzugefügt werden. Im Vergleich zu subtraktiven Fertigungstechniken, die ein Endprodukt erzeugen, indem Material aus einem Block herausgeschnitten wird, haben additive Fertigungstechnologien das Potenzial, Ausschuss und das Gewicht zu reduzieren. AM bietet eine enorme Designfreiheit, die es Ingenieuren ermöglicht, mehr freiformige, organische Designs zu erforschen und den optimalen Ansatz zu identifizieren.
Obwohl sie in Anwendungen wie dem Prototypenbau etabliert sind, hat es sich bei der additiven Fertigung als schwierig erwiesen, ihr erhebliches Potenzial in Volumenanwendungen zu skalieren und auszuschöpfen. Die Lösungen von Hexagon tragen zur Industrialisierung von AM bei, indem sie eine durchgängige Prozessdigitalisierung ermöglichen und spezielle Tools bereitstellen, die Folgendes abdecken:
- Design für additive Fertigung (DfAM)
- Materialentwicklung und -auswahl für die additive Fertigung
- Additive Fertigungsverfahren
- Qualitätssicherung für additive Fertigung
Design für additive Fertigungslösungen
Design for Additive Manufacturing (Design für additive Fertigungslösungen, DfAM) gewinnt mit der Umstellung des 3D-Drucks vom Prototypenbau auf die Produktion von Endverbrauchsteilen immer mehr an Bedeutung.
Aufgrund der enormen Designfreiheit, die additive Fertigungstechnologien bieten, geht die Industrie dazu über, AM nicht nur als flexible Technologie für den Prototypenbau für klassische Designs zu verwenden, sondern auch das AM-Potenzial mit völlig neuen Designs zu nutzen.
Während der klassische und recht restriktive Design-for-Manufacturing-Ansatz (DfM) auf herstellbare Designs ausgerichtet ist, umfasst das DfAM-Konzept sowohl spezifische Produktionsrichtlinien als auch geometrische Freiheit. Da herkömmliche Konstruktionsmethoden und Werkzeuge nicht beides bieten, sind moderne DfAM-Tools erforderlich.
Zu den DfAM-Funktionen von Hexagon gehören:
- Generatives Design
- CAE-Validierung
- Bausimulation inkl. Nachbearbeitung und Optimierung
- Bauvorbereitung
Werkstoffe für additive Fertigungslösungen
Werkstoffe spielen bei allen Herstellungsprozessen eine entscheidende Rolle, und die additive Fertigung bildet da keine Ausnahme. Die Materialauswahl und die Notwendigkeit geeigneter Materialien sind von entscheidender Bedeutung. Das betrifft alle nachfolgenden Prozesse in der AM-Wertschöpfungskette – vom Design über die Produktion bis hin zur Nachbearbeitung und natürlich die Kostenfaktoren des Fertigungsprozesses selbst, die letztendlich die Kosten pro Teil bestimmen.
Zu den Materialanforderungen für AM gehören die Fähigkeit, den Rohstoff in einer für den spezifischen AM-Prozess änderbaren Form zu produzieren, eine geeignete Verarbeitung des Materials durch AM, die Fähigkeit, ausreichend nachbearbeitet zu werden, um die Geometrie und Eigenschaften zu verbessern, und das Erreichen der erforderlichen Leistungsmerkmale im Betrieb.
Hexagons Werkstoffe für AM-Funktionen umfassen:
- Materialauswahl
- Materialentwicklung
- Teileleistung
- Integrierte computergestützte Materialentwicklung (ICME)
- Material-Lebenszyklus-Management
Qualität für additive Fertigungslösungen
Mit der Umstellung auf additive Fertigung für die Großproduktion ist eine konsistente und wiederholbare Endqualität der Teile zu einer Grundvoraussetzung geworden. Die Qualitätsregeln müssen auf die gleiche Weise angewandt werden wie für Produktionsteile, die nach traditionelleren Methoden hergestellt werden. Es gibt so viele oder noch mehr Schwerpunktbereiche, in denen Technologie eingesetzt werden muss, um die Einhaltung von Qualitätsstandards sicherzustellen.
Hexagons Qualitätssicherung für AM-Fähigkeiten umfasst:
- Optisches Scannen
- Laserscanning
- Inline-Überwachung
- Rauheitsmessungen
- In-situ-/In-Prozess-Überwachung
- Inline- und liniennahe Inspektion
- Reverse Engineering als liniennaher Inspektionsprozess
Betriebslösungen für die additive Fertigung
Um eine skalierte Produktion zu ermöglichen, verbindet sich der digitale Faden in der Regel mit Produktionsmanagementsystemen (MES), um den Produktionsprozess vom Auftragseingang bis zur Teile- und Prozessdokumentation zu verwalten.
In der AM müssen bedruckte Teile immer nachbearbeitet und veredelt werden, wie z. B. Grundplattenschneiden, Trägerentfernung, Wärmebehandlung, Kugelstrahlen und/oder maschinelle Bearbeitung. Ein besonderer Fokus muss auf den Workflow nach dem 3D-Druck gelegt werden, der bis heute noch durch manuelle, nicht automatisierte Arbeitsschritte geprägt ist. Die Nachbearbeitung wird durch besser vernetzte Lösungen und eine bessere Automatisierung zum Mittelpunkt, um den gesamten durchgängigen Prozess zu beschleunigen und den Kostenfaktor zu senken.
Die digitalen additiven Fertigungslösungen von Hexagon unterstützen:
- Produktionsmanagement (MES)
- CAD/CAM für AM-Teile
- Hybride Fertigung
- Nachbearbeitungsautomatisierung
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Wir erklimmen die Automatisierungskurve
Unser Übergang zu intelligenter Automatisierung beschleunigt sich. Letztendlich werden unsere Innovationen neue Technologien und Anwendungen hervorbringen, von denen wir uns viele noch nicht vorstellen können. Heutzutage wird jede Hexagon-Lösung nach ihrem Automatisierungsgrad zugeordnet und getaggt, so dass die Kunden unsere Fortschritte auf dem Weg zur Freiheit der Autonomie genau verfolgen können.
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Stufe 0/Keine:
Mensch erledigt alle Aufgaben, es werden keine Daten verwendet.
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Stufe 1/Assistiert:
Der Mensch ist für die Ausführung von Aufgaben verantwortlich, aber bestimmte Funktionen sind automatisiert, um die Kontrolle zu vereinfachen.
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Stufe 2/Teilweise:
Einige Aufgaben sind automatisiert, sodass der Betrieb für kurze Zeit (oder unter bestimmten Umständen) autonom sein kann.
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Stufe 3/Bedingt:
Autonomer Betrieb ist in bestimmten Grenzen möglich, kurzfristig kann jedoch ein menschliches Eingreifen erforderlich sein.
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Stufe 4/Hoch:
Entwickelt, um die erforderlichen Aufgaben selbstständig zu erledigen, kann aber menschliches Eingreifen erfordern, wenn sich die Umstände über bestimmte Grenzen hinaus ändern.
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Stufe 5/Vollständig:
Kontrollaufgaben sind unter allen Bedingungen automatisiert, aber der Mensch kann sie auf Wunsch übernehmen; alle erwarteten Aufgaben können ohne menschliches Eingreifen erledigt werden.
Boden
Produkte, die in den Bereichen Überwachung der Wälder, Wiederverwendbarkeit von Materialien, Landwirtschaft oder Wasserverbrauch einen Beitrag zur Umwelt leisten.
Druckluft
Produkte, die in den Bereichen erneuerbare Energien, Geräuschbelastung und E-Mobilität einen Beitrag zur Umwelt leisten.
Wasser
Produkte, die einen Beitrag für die Umwelt leisten, indem sie unsere Ozeane retten, die Umweltverschmutzung reduzieren und den Zugang zu sauberem Wasser verbessern.
