Anhand mehrerer Anwendungsfälle zeigt Siemens auf der diesjährigen Formnext, wie Ressourcen, CO2-Fußabdruck und Umweltbelastung reduziert werden können. Hierfür muss die ganze Wertschöpfungskette eines additiv gefertigten Produkts transparent betrachtet werden – vom Design und der Produktion des Bauteils an bis hin zum Energiemonitoring der gesamten Fabrik. Dann lassen sich Klimaziele erreichen und eine umweltfreundliche Industrie gestalten.
Auf der diesjährigen Formnext, der internationalen Fachmesse für Additive Manufacturing, demonstriert Siemens anhand seiner Software- und Plattformlösungen, wie eine nachhaltige additive Fertigung aussieht.
Additiv gefertigte Greifer – nachhaltiges Design spart Material
Im ersten Anwendungsfall beweist Siemens, dass ein optimiertes Produktdesign eine wichtige Rolle für eine grüne additive Fertigung spielt. Bei der Greiferlösung eines Handlingroboters, der in der Automobilfertigung eingesetzt wird, konnte die Gesamtmasse des Greifers um 64 % reduziert werden. Indem in der Konstruktionsphase die Designfreiheit in der additiven Fertigung ausgenutzt wird, lässt sich signifikant Gewicht und damit benötigtes Material reduzieren.
Bild: Siemens
Siemens bietet mit „NX für AM“ eine nahtlose digitale Prozesskette, um durch Topologieoptimierung das beste Design zu finden, dieses dann mittels FEM-Simulation zu testen und für den Druck vorzubereiten. Darüber hinaus lassen sich mit dem „Teamcenter Product Cost Management“ und dem „Product Carbon Footprint Calculator“ sowohl die Produktionskosten als auch der CO2-Fußabdruck des Produkts im Vorfeld optimieren.
Im konkreten Projekt handelte es sich ursprünglich um eine über 58 kg schwere Greiferlösung, die aus mehr als 660 Teilen zusammengesetzt wurde. Durch die Designfreiheit konnte zusätzlich zur Gewichtsreduzierung auch die Montagezeit durch das Wegfallen komplexer Baugruppen um 80 % verkürzt werden. Vergleicht man das konventionelle mit dem additiven Design, konnten die Produktionskosten um 73 % gesenkt werden; bei einem um 82 % geringeren CO2-Fußabdruck. Außerdem ermöglichte die Gewichtsreduzierung wiederum den Einsatz kleinerer Roboter, was zu einer Energieeinsparung von 54 % pro Jahr geführt hat.
Effizientere Produktion dank digital optimiertem Energieverbrauch
Ein zweiter Anwendungsfall für eine umweltschonende additive Fertigung ist die Kooperation mit Genera, einem weltweit führenden Anbieter für hochautomatisierte, Photopolymerbasierte additive Fertigungstechnologien, in Verbindung mit der „AM Digital Factory Planning toolbox” von Siemens Advanta. Hierbei wurde die Großserienproduktion von Steckverbindungen mittels Digital Light Processing simuliert. Mithilfe des “Digital Twin of Production” ließen sich präzise und transparente Analysen des Energieverbrauches der 3D-Drucker bei verschiedenen Maschinenzuständen erstellen, ohne in laufende Systeme einzugreifen. Durch ein effizienteres Energiemanagement konnte so je nach Auslastung der Drucker zwischen 25 und 30 % des Energiebedarfs pro produziertes Bauteil eingespart werden.
Siemens und Genera machen DLP-Technologie reif für die Großserie
Print-on-demand und AM Network senken den CO2-Fußabruck
Die additive Fertigung ebnet den Weg für die Dezentralisierung der Fertigung. Sie ändert das bestehende Paradigma der teuren, physischen Inventare, hin zu digitalen Lagern, in denen die Produkte nur bei Bedarf und in der Nähe des Verbrauchsortes produziert werden. Die Ausfallsicherheit der Lieferkette erhöht sich und zugleich senken sich die Bestandskosten und die CO2-Emissionen des Transports. Die digitalen Lösungen von Siemens für die additive Fertigung ermöglichen es Unternehmen, diese digitalen Assets – die per Knopfdruck bestellt werden können – in vordefinierten Bibliotheken zu erstellen, zu verifizieren und zu zertifizieren.
Das Siemens AM Network leitet diese Fertigungsanfragen an die am besten geeigneten Produktionsstandorte weiter, um die globale Produktionskapazität zu maximieren und eine höhere Auslastung der Drucker zu gewährleisten. Unnötige Ausfallzeiten werden vermieden und die Energie für Aufwärmen und Abkühlen des 3D-Druckers wird optimal genutzt. Das Siemens AM Network ermöglicht es Unternehmen zudem, digital miteinander zu interagieren und die Nutzung nicht ausgelasteter Produktionsanlagen mit schwankendem Produktionsbedarf zu optimieren. (eve)
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