Dass der 3D-Druck inzwischen unbeschreiblich viele Möglichkeiten und auch für den Maschinenbau sehr großes Potenzial bietet, hat sich nicht erst auf der formnext 2016 in Frankfurt gezeigt: Ingenieure haben erkannt, dass diese früher als teuer und langsam eingestufte Produktionsform sich rasant entwickelt hat. Welche Neuigkeiten es außerdem im Bereich der Augmented und Virtual Reality für Entwicklungs- und Produktionsprozesse gibt, hat uns wirklich begeistert.
Die formnext wirbt damit, die „nächste Generation intelligenter Produktion“ zu präsentieren. Und es gab tatsächlich einige Innovationen zu bestaunen. Abgesehen von den beeindruckenden Anwendungsbeispielen der additiven Fertigung im Bereich Luft- und Raumfahrt, wurde auch ein großer Fokus auf die Werkstoffe gelegt.
Eine eigene Sonderschau verdeutlicht, dass sich hier, auch wenn die Anzahl der zu verarbeitenden Materialien noch limitiert ist, durch deren Kombination miteinander ganz neue Möglichkeiten ergeben. So können Geometrien erzeugt werden, die bisher nicht realisierbar waren. Das kann auch Anwendung bei alltäglichen Gegenständen finden, so kann beispielsweise ein perfekt auf den Fuß angepasster Laufschuh gedruckt werden.
Auch bei Farben und Beschaffenheit der produzierten Produkte sind der Fantasie (fast) keine Grenzen mehr gesetzt und die Materialien können spezifische Anforderungen erfüllen. Die Bandbreite reicht von UV-unempfindlich über lebensmittelecht bis hin zu hoher Festigkeit und extremer Resistenz bezüglich Hitze. Neben Metallen lassen sich beispielsweise auch Holzpellets verarbeiten.
Durch die Verwendung von wasserlöslichen Kunststoffen ist es sogar möglich, komplette Bauteilgruppen zu fertigen, wie Arburg am Beispiel einer Seilrolle mit belastbaren Funktionsteilen eindrucksvoll bewiesen hat. Dabei fertigt der Freeformer aus einem speziellen Polyamid ein Produkt mit Stützstrukturen, die nach Fertigstellung in einem warmen Wasserbad aufgelöst werden und somit ein bewegliches Produkt entsteht.
3D-Druck erreicht Serienreife
Abgesehen von den Fortschritten im Bereich der verwendbaren Materialien, werden auch die Drucker selbst wesentlich effizienter konzipiert. Das beweist auch das Beispiel von Cincinnati Inc. und NVBOTS: Sie stellten auf der FabTech 2016 in Las Vegas ihren „SAAM“ vor. Diese Abkürzung für Small Area Additive Manufacturing legt einen besonderen Fokus darauf, dass die Drucker hohe Anforderungen erfüllen, aber kompakter gebaut werden können. Das ermöglicht eine flexible Fertigung und lässt sich speziell im Bereich der Produktentwicklung hervorragend einsetzen, um Prototypen zu erstellen.
Denn, auch wenn die Anbieter von 3D-Druckern zwischenzeitlich in der Luftfahrt oder Medizintechnik eine Serienproduktion bei Erfüllung höchster Qualitätsansprüche ermöglichen, so bleibt im Maschinenbau allgemein doch noch „Luft nach oben“ bei der Effizienz für die Massenfertigung. Das liegt hauptsächlich an der Zeit, die solch ein 3D-Drucker für die Fertigstellung eines Produkts benötigt.
Die Meinungen der Experten gehen hier auseinander: ein Teil zweifelt daran, dass die additive Fertigung die konventionelle Produktion kurzfristig ablöst und sieht sie als Möglichkeit, um komplexe und individualisierte Produkte einfacher fertigen zu können. Andere sind davon überzeugt, dass die die Idee der vollautomatisierten Produktion dadurch immer greifbarer wird. Das stellt auch die Entwicklungsabteilungen vor neue Herausforderungen, denn für das Erstellen komplexer Bauteile wird die geeignete Software zu einem wesentlichen Erfolgsfaktor.
Dass rund 50% mehr Besucher als im Vorjahr die Messe besucht haben zeigt, wie sehr das Interesse gewachsen ist. Das spiegelt auch die Marktentwicklung wider – gemäß einer aktuellen Studie von Roland Berger ist für die additive Fertigung seit 2004 im Schnitt ein jährliches Wachstum von 20% zu verzeichnen und es werden für die kommenden Jahre noch höhere Wachstumsraten für diese Branche erwartet.
Immer neue Anbieter und der steigende Wettbewerbsdruck werden wohl auch dazu führen, dass die Anlagen zu erschwinglichen Preisen angeboten werden und somit auch für kleinere Produktionsunternehmen interessant werden. Wir sind gespannt, was sich die Hersteller noch einfallen lassen. Falls Sie neugierig geworden sind, schauen Sie sich doch das Video mit Impressionen der diesjährigen formnext an.
Sein oder Schein, das ist hier die Frage…
Hand in Hand mit der Idee der vollautomatisierten Fertigung geht auch das Thema der Augmented beziehungsweise Virtual Reality. Wir sind auf einen sehr innovativen und interessanten Einsatz dieser Technologie gestoßen. Denn auch wenn die meisten bei „Virtual Reality“ wohl eher an die Spielkonsole oder Pokémon Go denken,ist es erstaunlich wie gut sich diese Vorstellung auf die Arbeitswelt im Maschinenbau übertragen lässt.
So könnte beispielsweise ein Servicetechniker ausgestattet mit einem Augmented Reality Device Wartungen oder Reparaturen durchführen, indem ihm eine „virtuelle Anleitung“ zur Verfügung steht. Diese könnte ihm entweder die exakten Arbeitsschritte aufzeigen oder aber es könnten mögliche Fragen durch eine direkte Verbindung zu einem Experten schnell und problemlos geklärt werden. Dieser sieht die Maschine dann quasi mit den Augen des Servicetechnikers und ausführliche Fehlerbeschreibungen und eventuelle Rückfragen werden so hinfällig, der Prozess effizienter und kostengünstiger.
Der IT-Dienstleister Bechtle verwendet bereits Datenbrillen, die mit einer Scan-Funktion und integrierter Spracherkennung ausgestattet sind, um die Logistikprozesse zu optimieren. Mit diesen Smart Glasses und einem digitalen Lagerverwaltungssystem soll die Vision des „Hands-free Pickings“ umgesetzt werden. Dabei werden alle benötigten Daten in das Sichtfeld des Mitarbeiters eingeblendet und auch sichergestellt, dass während des Kommissioniervorgangs alle notwendigen Schritte absolviert werden. Ein digitales Vier-Augen-Prinzip also.
Ein, wie wir finden, sehr innovatives Beispiel, ist der AugmentedArc von Miller Electric Manufacturing Co. Als führender Anbieter im Bereich Lichtbogenschweißen hat das Team ein Augmented-Reality-System entwickelt, dass Schweißprozesse simuliert und dabei digitale Bilder in die reale Umgebung „einblendet“. Die Auszubildenden können dabei ohne wesentliche Vorkenntnisse direkt loslegen und erhalten durch das System eine direkte Rückmeldung zu Ihrer Arbeit.
So kann die Ausbildung bei einem hohen Praxislevel dennoch kostengünstig und effizient gestaltet werden, weniger Ressourcen werden gebunden und Materialkosten gespart. Durch Kamera und Sensor, die an dem speziell entwickelten Helm angebracht sind, werden Daten an einen Rechner gesendet. Dieser verarbeitet die Informationen und ermöglicht dann eine realistisch wirkende Simulation, sodass die Nutzer tatsächlich das Gefühl haben, sie würden schweißen.
Besonders für den Transfer von Wissen oder auch um globale Teams bei Ihrer Arbeit zu vernetzen, können Augmented und Virtual Reality-Systeme ganz neue Möglichkeiten bieten, die nicht nur zu günstigeren und effizienteren Prozessen führen, sondern auch das Lernen und Arbeiten intuitiver und einfacher machen. Weitere interessante Anwendungsbeispiele folgen bestimmt, wir halten Sie natürlich auf dem Laufenden.
Glossar
Additive Fertigung: auch als Rapid Prototyping oder generative Fertigungsfahren bekannt, beschreibt einen automatisierten Prozess, um dreidimensionale Produkte auf Basis eines 3D-CAD-Datensatz zu fertigen. Hierbei werden meist viele dünne Schichten zusammengefügt, um so die gewünschte Form zu erstellen. Verwendbare Materialien sind unter anderem Polymere, Metalle, Keramiken oder Zellstoffe.
Virtual Reality: ist die Simulation einer computergenerierten, dreidimensionalen Welt, deren Ziel es ist, diese scheinbare Realität möglichst genau abzubilden und so erlebbar zu machen. Durch Datenbrillen, -helme oder -handschuhe und Sensoren kann der Benutzer mit Sprach- oder Bewegungssteuerung mit der virtuellen Umgebung interagieren. Anwendungsgebiete sind beispielsweise Aus- und Weiterbildung, Luft- und Raumfahrt, Entwicklung, Medizintechnik und Architektur.
Augmented Reality: soll über die Idee der Virtual Reality hinaus, eine intelligente Erweiterung der Wahrnehmung des Anwenders ermöglichen. Dabei werden in Echtzeit Zusatzinformationen in das Sichtfeld eingeblendet. Dies soll selektiv geschehen, es sollen also ausschließlich die zu diesem Zeitpunkt und für einen bestimmten Zweck benötigten Informationen sichtbar werden. Anwendung findet diese Technologie unter anderem in der Entwicklung, Flug- und Fahrsimulationen, in der Unterhaltung und auch für Werbezwecke.
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