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Der Anschluß des digitalen Threads: Skalieren der additiven Fertigung mit MES-Software (Manufacturing Execution System)

Das verarbeitende Gewerbe erlebt wie so viele Branchen einen digitalen Wandel. Die Hersteller investieren zunehmend in die Digitalisierung. 74% stimmen zu, dass sie digitale Technologien einsetzen müssen, um erfolgreich zu sein. Obwohl die meisten Hersteller die Notwendigkeit erkennen, in digitale Technologien zu investieren, bleibt die erfolgreiche Implementierung dieser Technologien eine zentrale Herausforderung. 
 
Additive Manufacturing (AM) ist eine der Technologien, die den Kern dieser digitalen Transformation bilden. AM umfasst eine breite Palette von Prozessen, mit denen Teile aus einer digitalen CAD-Datei hergestellt werden können – und 80% der Unternehmen geben an, dass die Technologie ihre Innovationsfähigkeit schneller verbessert hat. 
 

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Die Akzeptanzrate von AM steigt branchenübergreifend. Quelle: AMFG 

 

Investitionen in additive Fertigung sind jedoch die eine Sache; Die Schaffung einer AM-Einrichtung, die sowohl hardwaremäßig als auch systemtechnisch verbunden und skalierbar ist, eine ganz andere.
 
Letzteres ermöglicht es Unternehmen, ihr 3D-Druckvolumen effektiv zu skalieren und zu erweitern, und erfordert mehr als nur die Investition in 3D-Drucker und Materialien. 
 
Da Daten das Rückgrat der additiven Fertigung sind, erfordert die Einrichtung eines skalierbaren Prozesses letztendlich die richtige Software-Infrastruktur, um das erforderliche Maß an Datenanalyse, Sichtbarkeit und Automatisierung bereitzustellen. 

Daten sind das Herzstück der digitalen Transformation 

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Digitale Technologien können dazu beitragen, die Effizienz zu verbessern und Innovationen voranzutreiben. Bildnachweis: Aethon 

Wie bereits erwähnt, hat das Zeitalter der digitalen Transformation zu einer Reihe von Technologien geführt, die das Potenzial haben, die Effizienz erheblich zu verbessern und Innovationen für die Hersteller voranzutreiben.
 
Jede dieser Technologien basiert auf Daten.
 
Denn die digitale Transformation setzt im Kern auf die Nutzung von Daten, um Prozesse zu optimieren, Systeme zu verbinden und die Effizienz zu steigern. Im Idealfall werden diese Daten in Echtzeit generiert und analysiert. Dies erleichtert die datengesteuerte Entscheidungsfindung sowie operative Verbesserungen. 
 

Digitale Transformation: Die Integration digitaler Technologien in bestehende Prozesse zur Optimierung von Geschäfts- und Fertigungsabläufen. 

 
Wie bei anderen digitalen Technologien werden bei der additiven Fertigung große Datenmengen generiert.
 
In jedem additiven Fertigungsprozess werden in jeder Phase Daten generiert, einschließlich:
 

  • Maschinendaten (z. B. Technologie, Druckzeit, Maschinenstatus und Fehler)
  • Daten von Dateien  (z. B. Designänderungen, Dateiformat, Materialanforderungen)
  • Bedienerdaten (z. B. Verschieben eines Teils in die nächste Produktionsstufe)
  • Materialverbrauch

 
Die Möglichkeit, all diese Daten nicht nur zu erfassen, sondern auch zu nutzen, kann dazu beitragen: 1) den Produktionsprozess zu optimieren, 2) die Leistung und die wichtigsten KPIs besser zu verfolgen und 3) die Abläufe im Laufe der Zeit zu erweitern.
 
 

Digitale Transformation mit additiver Fertigung verbinden 

Für Unternehmen, die additive Fertigung in Betracht ziehen, bietet die Technologie vier klare Vorteile:
 
Benefits of Additive Manufacturing
 

  • Schnellere Innovation: In einer zunehmend wettbewerbsorientierten und verbraucherorientierten Landschaft müssen Unternehmen in der Lage sein, Innovationen durchzuführen, um sich zu differenzieren. Mit AM können Unternehmen die Gestaltungsfreiheit nutzen, die die Technologie bietet, um Innovationen zu beschleunigen, traditionelle Markteinführungsstrategien zu überdenken und Produkte schneller auf den Markt zu bringen.
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  •  Designkomplexität: Die additive Fertigung ermöglicht komplexe Geometrien und Konstruktionen, die mit herkömmlichen Methoden nicht realisierbar wären. Das Ermöglichen von Designkomplexität bietet einen größeren Spielraum für mehr Anwendungen, von optimierten Werkzeugen, Vorrichtungen und Ausrichtungen bis hin zu innovativen neuen Endkomponenten.
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  • Neue Geschäftsmodelle: Durch additive Fertigung wird das Konzept der verteilten Fertigung, bei der Produkte bedarfsgerecht, bedarfsnah oder am Bedarfspunkt hergestellt werden können, Wirklichkeit. Dieses neue Geschäftsmodell bietet Herstellern und Zulieferern mehr Flexibilität und Flexibilität sowie einen neuen Ansatz für das Management von Lieferketten. 
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  • Wettbewerbsvorteile: Durch die Kombination aus größerer Innovation, Designkomplexität und neuen Geschäftsmodellen haben Unternehmen mehr Möglichkeiten, ihren Wettbewerbsvorteil zu steigern. 

 
Die Einführung des 3D-Drucks ist jetzt leichter zugänglich, da die Funktionen von 3D-Druckern erheblich verbessert wurden und sich die Fortschritte bei den Materialien schnell weiterentwickeln.
 
Neben den Vorteilen von AM müssen Unternehmen jedoch auch die Realitäten der internen Implementierung der Technologie berücksichtigen. 
 

Was braucht die additive Fertigung, um skalierbar zu sein? 

Die Möglichkeit, Ihre additiven Vorgänge zu skalieren, wird für Unternehmen künftig zu einer Schlüsselpriorität werden, insbesondere wenn die Branche ihren Übergang zu Endproduktanwendungen fortsetzen will.

  • Wiederholbarkeit: Insbesondere bei 3D-gedruckten End- und Ersatzteilen ist es von entscheidender Bedeutung, dass jedes Mal dasselbe Teil hergestellt wird und dass die Qualitätsstandards konsequent eingehalten werden. Es ist daher unglaublich wichtig, dass jedes Mal die gleichen Daten wie die Teileausrichtung an die Maschine gesendet werden.
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  • Rückverfolgbarkeit: Durch die Rückverfolgbarkeit wird sichergestellt, dass jedes Teil über seinen gesamten Lebenszyklus verfolgt werden kann. Wenn beispielsweise ein Teil versagt, muss die Ursache ermittelt werden. Ein grundlegendes Beispiel für die Rückverfolgbarkeit bei der Arbeit ist ein System, mit dem der Bediener die Ursache eines Teileausfalls nachverfolgen kann. Ohne die richtigen Daten ist es unmöglich, diese Rückverfolgbarkeit zu erreichen. 
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  • Konnektivität: Hierzu gehört die Möglichkeit, Maschinen, Softwaresysteme (z. B. ERP-, PLM- und MES-Software) und andere Systeme miteinander zu verbinden, um eine nahtlose Datenübertragung in jeder Phase der Produktion sicherzustellen. 
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  • Automatisierung: Überraschenderweise bleibt ein Großteil des AM-Prozesses manuell, von Aufgaben wie der Produktionsplanung und der Vorbereitung von Builds bis zur Nachbearbeitung. Die Automatisierung sorgt für mehr Effizienz und ermöglicht es Bedienern und Ingenieuren, sich auf höherwertige Aufgaben zu konzentrieren.

 

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Daten sind ein entscheidendes Element, um Skalierbarkeit für die additive Fertigung zu erreichen [Quelle: AMFG]

 

Was sind die Herausforderungen zum Erreichung der Skalierbarkeit für die additive Fertigung?

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Herausforderungen mit aktuellen Workflow-Management-Lösungen für die additive Fertigung 

 

Mangel an Konnektivität 

Eine der größten Hürden für Unternehmen, die ihren AM-Betrieb skalieren möchten, ist die mangelnde Konnektivität, sowohl zwischen ihren Maschinen als auch zwischen den Softwaresystemen. Dies führt zu einer mangelnden Rückverfolgbarkeit, da wichtige Datenpunkte möglicherweise übersehen werden, insbesondere wenn die AM-Aktivitäten eines Unternehmens an verschiedenen Standorten tätig sind. 
 
Von der Maschinenseite her ist das Netzwerk von 3D-Druckern eines Unternehmens oft nicht verbunden oder sogar nicht verbindbar. In einigen Fällen haben einige Hersteller keine offenen APIs für ihre Maschinen, was die Aussicht auf Konnektivität erschwert. 
 
Es werden jedoch bereits Schritte unternommen, um dies zu beheben, und mehrere Maschinenhersteller stellen jetzt sicher, dass ihre Maschinen mit Software verbunden werden können. MES / Workflow-Softwarelösungen wie die AMFG-Plattform ermöglichen es Unternehmen daher, ein höheres Maß an Konnektivität zwischen ihren Maschinen und zwischen ihren Softwaresystemen zu erreichen. 
 

Ältere Softwarelösungen

Eine weitere Herausforderung sind ältere IT- oder Softwaresysteme, die häufig nicht an die besonderen Anforderungen der additiven Fertigung angepasst sind. Die Verwendung einer Kombination verschiedener Software führt letztendlich zu einem fragmentierten und ineffizienten Prozess. 
 
Da sich die additive Fertigung stark von den herkömmlichen Fertigungsmethoden unterscheidet, ist eine andere Art von Software erforderlich, um den Prozess zu verwalten, die Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten und die Effizienz des Laufwerks zu steigern. 
 

Teure Softwarelösungen vor Ort 

Die firmeninterne Entwicklung einer Lösung hat den Vorteil, dass sie speziell auf die Anforderungen eines Unternehmens zugeschnitten ist. Wie wir jedoch bereits gesehen haben, generiert AM große Datenmengen, die sorgfältig gespeichert und analysiert werden müssen.
 
Darüber hinaus muss jede interne Lösung auch in der Lage sein, jede Phase des Produktionsprozesses zu bewältigen, von der Verwaltung von Anforderungen und der Planung der Produktion über die Nachverfolgung von Teilen bis hin zur Durchführung von QS-Prüfungen.
 
Die Entwicklung einer internen Workflow-Lösung zur Verwaltung des gesamten AM-Produktionsprozesses bedeutet eine nachhaltige Wartung und Aktualisierung, die sowohl umfangreiche finanzielle als auch personelle Ressourcen erfordert und deren Ausgaben viele Unternehmen möglicherweise nicht rechtfertigen können.
 

Wie können Hersteller mit Workflow-Software ihre additiven Fertigungsprozesse skalieren

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Nutzung der additiven Fertigung durch Workflow-Automatisierungssoftware 

 

Aufgrund der Vielzahl von Elementen im additiven Fertigungsprozess kann eine effektive Skalierung Ihrer Abläufe nur mit der richtigen Software Infrastruktur erreicht werden.
 
Eine Workflow- (oder MES-) Softwareplattform konsolidiert alle Daten aus den verschiedenen Datenquellen, sodass sie analysiert und nachverfolgt werden können, um den Betrieb zu optimieren.
 
Es stellt eine zentralisierte Plattform bereit, von der aus auf alle Vorgänge zugegriffen werden kann, und bietet während des gesamten Prozesses eine zusätzliche Rückverfolgbarkeitsebene. Mithilfe von Workflow-Software können Hersteller die Leistung bewerten und wichtige datenbasierte Entscheidungen in Echtzeit treffen.
 
Mit AMFG als Beispiel nennen wir hier einige Beispiele wie das funktionieren kann: 
 

  • Berechnung der Kosten pro Teil, sowohl die Kosten der Herstellung  des Teils mit AM zu ermitteln als auch diese mit traditionellen Herstellungsmethoden zu vergleichen
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  •  Standardisierung des Bestellmanagementprozesses zwischen den Abteilungen und den Lieferanten über ein internes Bestellportal,
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  • Schätzung der Lieferzeiten basierend auf Fähigkeiten und Verfügbarkeiten 
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  • Automatische Produktionsplanung, auch standortübergreifend 
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  • Zugriff auf Live-Statistiken und Analysen für einzelne Maschinen. 

 
Die Verwaltung dieser Aufgaben mit Software ermöglicht Effizienz, Transparenz, höheren Durchsatz und letztendlich Skalierbarkeit.
 

Fazit

In der heutigen Fertigungslandschaft ist es für Unternehmen, die wettbewerbsfähig, agil und innovativ bleiben möchten, von entscheidender Bedeutung, Veränderungen in Form der digitalen Transformation zu akzeptieren.
 
Viele haben diesen Weg bereits mit der Einführung der additiven Fertigung und anderer Technologien beschritten.
 
Die digitale Transformation ist jedoch viel einfacher gesagt als getan. Wenn Unternehmen in AM oder eine andere Technologie investieren möchten, sollten sie zunächst eine robuste Strategie mit klaren Zielen entwickeln. 
 
Wenn es um Additive geht, ist die Investition in Workflow-Software ein wesentlicher Bestandteil dieses Puzzles. Dies dient nicht nur dazu, die zuvor manuellen Prozesse stärker zu automatisieren, sondern auch die Qualität der Daten zu verbessern, die in jeder Phase der Produktion gesammelt und verarbeitet werden. 
 
Eine solche Investition muss jedoch nicht sofort getätigt werden. Zu diesem Zweck können kleine Schritte unternommen werden, indem beispielsweise die Möglichkeiten eruiert werden, ein Test oder ein POC durchgeführt wird, alles um festzustellen, ob ein Softwareanbieter Ihren Anforderungen entspricht. 
 
Nur mit der Ausgewogenheit von Hardware, Material und Software können Unternehmen eine AM-Anlage aufbauen, die vollständig vernetzt und vor allem skalierbar ist.
 

Wenn Sie mehr über die Funktionen von Workflow-Automatisierungssoftware für die additive Fertigung erfahren möchten, wenden Sie sich an unser Team