Der Weg zur Automatisierung in der additiven Fertigung: Wo Befinden Sie Sich?

31 Mai 2021
additive manufacturing automation journey

Ironischerweise bleiben viele Prozesse in der additiven Fertigung – die oft als digitale Fertigungstechnologie definiert wird – manuell und isoliert. 

Die Automatisierung ist in der additiven Fertigung noch nicht sehr weit verbreitet. Die überwiegende Mehrheit der Unternehmen, die den 3D Druck einsetzen, sind nach wie vor auf menschliche Arbeitskraft und den Zugang zu physischen Beständen angewiesen. 

Im Folgenden gehen wir auf die Entwicklungsgrade der IT-Automatisierung in der additiven Fertigung ein, auf Bereiche, die Unternehmen automatisieren sollten, und auf Softwarelösungen, die Sie bei der Digitalisierung und Rationalisierung Ihrer additiven Fertigungsprozesse unterstützen werden. 

5 Entwicklungsgrade der Software-Automatisierung in der additiven Fertigung 


Unser 5-Stufen Modell, die Automatisierung als Spektrum zu Grunde gelegt, überspannt verschiedene Stufen mit zunehmendem Wert und Komplexität. Wir schauen uns jede Stufe im Folgenden genauer an:

additive manufacturing automation stages

Manueller Betrieb   

Bei der Ausführung manueller Tätigkeiten verbringen die Mitarbeiter von Unternehmen einen Großteil ihrer Zeit mit sich wiederholenden, arbeitsintensiven Aufgaben: 

  • Dateneingabe 
  • Kundenanfragen beantworten 
  • Berechnen und Erstellen von Kostenvoranschlägen   
  • USB-Sticks zu AM-Systemen bringen, um Dateien in 3D gedruckt zu bekommen
  • Prüfen des AM-Systemstatus durch Überprüfen der einzelnen Geräte  


Native Automatisierung 

Die meisten AM Unternehmen arbeiten in einer nativen Automatisierungsphase, einer Kombination mit manuellen Prozessen. Sie verwenden einfache Tools wie Excel, um Daten zu analysieren, oder Apps wie Zapier, um Daten von einem System zum anderen weiterzuleiten. 

Native Automatisierungen sind jedoch nicht vollständig kompatibel mit anderen Systemen und erfordern menschliche Interaktion, um wertschöpfend zu sein. 

Diese Stufe der Automatisierung ist zwar gut für einfache Aufgaben, kann aber nicht einfach skaliert werden und führt oft zu Datenstaus und mangelnder Transparenz, wodurch ein unverbundenes, nicht optimiertes Betriebssystem entsteht. 

Wenn Sie vor der Herausforderung stehen, mehr Informationen zu verarbeiten (z. B. 3D Druckanfragen, Dateikonvertierungen/Reparaturen, Projektstatusupdate-Kommunikation) oder Ihre AM Abläufe skalieren möchten, sollten Sie den Sprung zur nächsten Stufe der effizienteren Prozessautomatisierung in Betracht ziehen.

Der Schritt zur Basisautomatisierung 

Die Basisautomatisierung ist die Lösungen in der Automatisierungstechnik, die einfache manuelle und sich wiederholende Aufgaben übernimmt. 

In der AM kann unter Basisautomatisierung eine Softwarelösung verstanden werden, der ein Workflow mit mehreren Schritten und Anwendungen beigebracht wird. 

Hierzu ein Beispiel aus dem 3D Drucklabor bei L’Oréal: Vor dem Einsatz der Automatisierung verschickten die Ingenieure E-Mails mit Produktionsanforderungen und 3D Designs, während ein Laborassistent die Daten eingab, um den Preis zu berechnen. Dann schickte der Assistent eine E-Mail an den Ingenieur, der die Bestellung aufgegeben hatte, und informierte ihn über den Status und das Lieferdatum usw. 

Um diese manuelle Tätigkeit mit geringer Wertschöpfung zu reduzieren, führte L’Oréal eine 3D Druck Workflowsoftware ein, die es dem Unternehmen ermöglicht, jeden Schritt im Bestellprozess zu automatisieren. Anstelle von E-Mails verwenden die Ingenieure also ein Portal, um Anfragen zu bearbeiten, und das Backend System kalkuliert automatisch die Projektkosten und benachrichtigt die Ingenieure über den Projektstatus. 


Lesen Sie hier zu auch : Wie L’Oréal die Markteinführung mittels 3D Druck und der MES/Workflow-Software von AMFG beschleunigt

AMFG Ordering portal on Makelab website
An online portal can automate the process of ordering 3D-printed parts

Die Basisautomatisierung mittels Workflowsoftware für die additive Fertigung kann über die Bestellung und Kundenkommunikation hinausgehen. Einige Lösungen bieten eine regelbasierte Automatisierung für die Produktionsplanung. So können Dateien, sobald sie freigegeben sind, bestimmten Maschinen zugewiesen und automatisch zur Produktion gesendet werden. 

Software zur Workflowautomatisierung wurde entwickelt, um die Belastung der Mitarbeiter durch sich wiederholende, zeitaufwändige Aufgaben zu reduzieren. Als zusätzlicher Vorteil hilft sie, einen wiederholbaren Arbeitsablauf durchzusetzen, der für die AM-Standardisierung entscheidend ist. 

Obwohl die Basisautomatisierung bereits viele Vorteile hat, sollte sie nicht das Ende Ihrer Reise zur Automatisierung der additiven Fertigung sein.

Intelligente Automatisierung

Wenn Sie eine Lösung benötigen, mit der Sie durchgängige Geschäftsprozesse automatisieren können, sind Sie vielleicht bereit, Ihre AM-Abläufe, um die intelligente Automatisierung zu erweitern.

Bei der intelligenten Automatisierung geht es darum, einen nahtlosen digitalen Faden zu schaffen, um Transparenz und Entscheidungsfindung zu verbessern. 

Hier, bei AMFG befähigen wir Unternehmen, auf intelligente Automatisierung umzusteigen, indem wir eine Reihe von Lösungen für die Steuerung, Ausführung und Integration von AM Workflows anbieten. Zum Beispiel können wir Ihre AM Systeme integrieren, um die Maschinen in Echtzeit zu überwachen, oder Sie mit Ihren Fertigungspartnern verbinden, um Aufträge direkt weiterzuleiten 

Dieses Maß an Konnektivität ermöglicht es Ihnen, eine zentralisierte und einheitliche Umgebung für AM (auch bekannt als digitales Faden) zu schaffen, was zu einer verbesserten Produktionsplanung, Rückverfolgbarkeit und Standardisierung beiträgt.

Hierzu auch: Wie können Sie die Überwachung von 3D Druckern zur Skalierung der additiven Fertigung nutzen?

Hyperautomatisierung

additive manufacturing system monitoring through MES

Hyperautomatisierung ist die ausgereifteste Stufe der Automatisierungstechnologie, die grundlegende und intelligente Automatisierung mit künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) kombiniert. 

KI und ML ermöglichen es einer Software, durch die Verarbeitung riesiger Datenmengen selbständig zu lernen. 

Wo Automatisierung die einfache Optimierung von Aufgaben sein kann, hat Hyperautomatisierung eine zusätzliche Schicht von “Intelligenz”, die die Prozesse noch intelligenter macht. 

Hyperautomatisierung mag als “Endstadium” betrachtet werden, aber es ist hochgradig individualisiert und strategisch getrieben, basierend auf den Bedürfnissen der einzelnen  Betriebe. 

Hyperautomatisierung ist der richtige Schritt für große Unternehmen, die ihre Fertigung durch Digitalisierung transformieren und intelligente, autonome Fabriken einrichten wollen. 

Die Hyperautomatisierung ist zwar noch Zukunftsmusik, aber einige Unternehmen arbeiten bereits darauf hin.  

AM Projekte der NextGen

NextGenAM Factory Future

Ein Beispiel, das zeigt, wie die Automatisierung den AM Betrieb in eine intelligente Fabrik verwandeln kann, ist das AM Pilotprojekt NextGen. 

EOS, Daimler und Premium AEROTEC haben 2017 gemeinsam ihre NextGen AM Initiative gestartet, aus der eine digitale, vollautomatische Produktionslinie für den seriellen 3D Druck hervorging 

Wie haben die Unternehmen das erreicht?  

Die Partner haben eine AM Produktionslinie aufgebaut, deren Herzstück ein EOS M 400-4 Quad Laser-Metallsystem, fahrerloser Transport, Roboter und Software sind. Alle Komponenten wurden für eine maximale Automatisierung vernetzt. 

So können beispielsweise vor der Produktion Build-Daten an das Kontrollzentrum gesendet werden, das die verschiedenen Builds automatisch priorisiert und einem AM System zuweist. Das Material wird automatisch zum AM System transportiert, das Teile in 3D druckt und deren Qualität durch Sensordaten kontinuierlich überwacht. 

Nach der Fertigstellung wird die Konstruktion automatisch in die nächste Phase überführt, wo Roboter und Bearbeitungszentren die Nachbearbeitungsschritte wie die Teileentnahme und die Qualitätssicherung übernehmen. 

Das Ergebnis? Ohne manuelle Eingaben senkt die automatisierte Produktionslinie die Herstellungskosten um bis zu 50 Prozent, verglichen mit derzeit verfügbaren Metall AM-Systemen. 

Erreichen der Hyperautomation: das Streben nach Interoperabilität 

Da Hyperautomation per Definition einen Mix von Technologien beinhaltet, ist es für Unternehmen, die in diese Technologie investieren, entscheidend, die richtigen Lösungen auszuwählen. Mit “richtig” meinen wir Software, die Konnektivität und Interoperabilität unterstützt. 

Wenn Sie auf der Suche nach einem Tool oder einer Plattform für Ihren intelligente AM-Betrieb sind, ist ein guter Ausgangspunkt die Suche nach einem Tool, das einfach zu bedienen und skalierbar ist und plattform- und systemübergreifend funktioniert. 

Besonders Letzteres ist ein Muss, denn die Anschaffung eines Systems, das nicht mit der bestehenden Umgebung Ihres Unternehmens spricht, ist ein Rückschritt, der Ihren Fortschritt verlangsamt und die Produktivität behindert. 

Herausforderungen bei der Automatisierung 


Trotz der eindeutigen Vorteile der Software-Automatisierung tun sich viele Unternehmen, die AM betreiben, schwer, die digitale Transformation in Angriff zu nehmen. 

Viele schrecken vor den Investitionskosten zurück und halten sie für unerschwinglich. In der Realität zahlt sich die anfänglich hohe Investition jedoch schneller aus als erwartet, und Unternehmen können die Vorteile der Automatisierung fast sofort spüren. 

Was die Einführung der Automatisierung erschwert, sind nicht so sehr die Kosten, sondern eine fehlende Automatisierungsstrategie. 

AM Unternehmen sollten sich darüber im Klaren sein, welche digitalen Fähigkeiten sie anstreben müssen – was sie z. B. kaufen müssen, um das zu erreichen was sie aufbauen wollen. Eine durchdachte, strukturierte Strategie wird dabei helfen, sicherzustellen, dass innovative Ideen nicht aufgegeben oder übersehen werden.

Lesen Sie hierzu auch: 10 Dinge, die Sie vor dem Kauf einer additiven MES-Software beachten sollten  (EN)

Ebenso wichtig ist es zu verstehen, dass Unternehmen das richtige Maß an Automatisierung finden müssen, um die kurz- und langfristigen Anforderungen ihres Unternehmens zu erfüllen. Das bedeutet zum Beispiel, dass Hyperautomatisierung nicht für jeden geeignet ist – manche Unternehmen könnten ihre Abläufe durch die Kombination von einfachen und intelligenten Automatisierungslösungen verändern.  

Die letzte Herausforderung, der sich Unternehmen bei der Implementierung der Automatisierung stellen müssen, ist das geschlossene AM-Betriebssystem. Die AM Industrie wird immer noch weitgehend von proprietären Systemen dominiert, die nicht unbedingt darauf ausgelegt sind, erfolgreich miteinander zu arbeiten. 

Die gute Nachricht ist, dass die Branche erkannt hat, wie wichtig es ist, offener zu werden, um integrierte, interoperable 3D Druckworkflows zu schaffen. 

Immer mehr AM Hardware- und Softwareunternehmen bieten offene APIs an – eine Softwarevermittlung, die es einer Softwareanwendung ermöglicht, mit einer anderen zu kommunizieren – um einen nahtlosen Datenfluss und eine nahtlose Integration zu ermöglichen. 

Ein Beispiel ist unsere jüngste Zusammenarbeit mit HP, wobei HP eine offene API zur Integration mit unserem additiven MES-System zur Verfügung stellte. Diese Integration ermöglicht es HP Multi Jet Fusion Anwendern, ihre Maschinen mit unserer Software zu verbinden, um Daten über ihre AM-Systeme zu überwachen und zu sammeln. 

Mehr dazu erfahren Sie hier: 4 vielversprechende Automatisierungstrends in der additiven Fertigung     

Skalierung jeder Automatisierungsstufe dank fortschrittlicher Workflow-Automatisierungssoftware 


Wenn Sie sich auf die Reise der digitalen Transformation begeben, ist es wichtig, in Lösungen zu investieren, die es Ihnen ermöglichen, schnelle Erfolge mit größeren, längerfristigen Vorteilen zu kombinieren. Solche Lösungen sollten modular, flexibel und skalierbar sein. 

Bei AMFG entwickeln wir eine modulare Plattform zur Workflowautomatisierung und Fertigungsausführung, die AM Unternehmen dabei hilft, ihre Investitionen in die additive Fertigung zu maximieren. Unsere Lösungen sind auf Vernetzung und Sicherheit ausgelegt und lassen sich problemlos in Ihre IT-Umgebung und AM Systeme integrieren. 

Ganz gleich, ob Sie gerade erst mit der Automatisierung der additiven Fertigung beginnen oder bereits weiter fortgeschritten sind – jetzt ist der beste Zeitpunkt, um über die Einführung neuer Softwarefunktionen nachzudenken und die Voraussetzungen für beschleunigte Leistungssteigerungen und nachhaltiges Wachstum zu schaffen.

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