Digital, vernetzt und automatisiert – 3D‑Drucker-Steuerung im Sinne von Industrie 4.0

Die Software Materialise Streamics dient dazu, die Produktion von 3D-Teilen auf verschiedenen Druckern effizient zu managen und enorme Kosten- und Zeiteinsparungen zu realisieren. Zusammen mit der Datenaufbereitungs-Software Materialise Magics lassen sich damit leicht alle Vorbereitungs- und Realisierungsschritte in der Entwicklungs-, Validierungs- und Produktionsphase steuern, außerdem viele Prozesse automatisieren. Streamics stellt zugleich eine wiederholbare Qualität und eine lebenslange Rückverfolgbarkeit der Bauteile sicher.

Mit der wachsenden Zahl an Druckern in Bremen wurde auch hier eine effiziente Steuerung der Anlagen immer wichtiger. Philip Buchholz, der zuvor bereits als Anwendungsingenieur bei Materialise-Kunden vor Ort viel Erfahrung gesammelt hatte, wurde mit der Umsetzung betraut. Dass er sich sowohl mit der Software als auch mit den Prozessen in der Produktion auskennt, kam ihm dabei sehr zugute.

"Eine Grundherausfordung beim Betrieb mehrerer 3D-Drucker ist die Planung", so Philip Buchholz. "Zunächst einmal müssen alle Aufträge nach Material und gewünschter Qualität sortiert werden. Das macht Streamics bei jedem neu eingehenden Auftrag automatisch. Danach gilt es, Aufträge mit gleichem Material und gleicher Qualität so zusammenzufassen, dass pro Druckvorgang und Bauplattform möglichst viele Teile gleichzeitig gefertigt werden.”

Nach dem Druck wartet die nächste Herausforderung: Produktionsmitarbeiter müssen die zahlreichen Bauteile auf der Plattform den Aufträgen zuordnen und den für sie vorgesehenen Nachbearbeitungsschritten zuführen. Auch hier hilft Streamics, indem die Software für jeden Druckvorgang automatisch ein digitales plattformbezogenes Dokument erstellt und im System hinterlegt. Das Dokument enthält eine Abbildung der Plattform und eine Liste aller darauf befindlichen Bauteile mit Kundenname und Auftragskennung.

Darüber hinaus generiert Streamics automatisch ein digitales Dokument für jeden Auftrag und verknüpft dies mit dem zugehörigen Plattformdokument. "Jedes Auftragsdokument enthält einen auftragsspezifischen Barcode", erläutert Buchholz. "Identifiziert ein Produktionsmitarbeiter Bauteile eines Auftrags auf der Plattform und scannt den zugehörigen Barcode mit einem Tablett-PC, wird ihm in der Streamics Web-Anwendung angezeigt, welche Nachbearbeitungsschritte die Teile in welcher Reihenfolge durchlaufen sollen." Jeden Nachbearbeitungsschritt quittiert der Mitarbeiter nach Beendigung und leitet den nächsten Vorgang ein.

Das digitale Auftragsdokument ist zugleich ein wichtiges Instrument im Rahmen des Qualitätsmanagements. Denn nach dem Scan des Barcodes erfahren Mitarbeiter auch, ob ein Bauteil zusätzliche Qualitätskontrollen – etwa in Form einer visuellen Inspektion oder Überprüfung von Messpunkten – durchlaufen soll. Auch diese Schritte werden von einem Mitarbeiter entsprechend veranlasst und digital abgehakt.

Dazu kommt, dass der Mitarbeiter – wenn er nach einem Nachbearbeitungsschritt oder im Rahmen einer zusätzlichen Qualitätskontrolle feststellt, dass ein Bauteil fehlerhaft ist – dies sowie den Grund dafür über das digitale Auftragsdokument umgehend dem System melden kann. Mit der Meldung des Fehlers wird automatisch der Druck eines neuen Bauteils eingeplant und veranlasst. Zugleich können durch die Rückmeldung der Fehlergründe generelle Schwierigkeiten bei einem Bauteil oder einem Bearbeitungsschritt rasch erkannt und beseitigt werden.

"Alles in allem ist Materialise Streamics ein Instrument ganz im Sinne der Industrie 4.0", so Philip Buchholz. "Durch die damit verbundene Digitalisierung aller relevanten Kenndaten lassen sich vor- und nachgelagerte Prozesse erheblich beschleunigen, Fehler- und Kostenquellen minimieren und eine maximale Transparenz auf allen Ebenen – vom Bauteil bis zum Druckerpark – erzielen. Damit ist die Software für jedes Unternehmen, das mehrere Drucker betreibt, ein mächtiges Instrument zur Optimierung und Integration seiner additiven Fertigung."

Materialise Streamics ist für alle interessant, die 3D-Druck zu einem festen Baustein ihrer eigenen Produktion machen und so Wettbewerbsvorteile erzielen möchten. Da sich neue 3D-Drucker einfach integrieren lassen, können Unternehmen ihre Drucker nicht nur effizient steuern, sondern ihre additive Fertigung auch sicher ausbauen. Auch Betriebe, die keine eigenen Maschinen besitzen, aber ihre additiv gefertigten Produkte online vertreiben möchten, profitieren von den Funktionen der Lösung: Wird Streamics von einem 3D-Druck-Dienstleister an die firmeneigene Online-Bestellplattform angebunden, kann das integrierte Modul Robot die Abwicklung der Aufträge automatisieren. Dabei analysiert das Tool selbstständig die Konstruktionsdateien, generiert die Bauteileigenschaften, gibt eine Kosteneinschätzung und bereitet nach der Auftragsbestätigung die Daten auf – und das jeden Tag rund um die Uhr.