Reproduzierbare und prozesssichere Fertigung von AM-Bauteilen dank ProcessLog

Immer mehr Anwender stellen mit Additive Manufacturing nicht mehr nur schnell und wirtschaftlich Prototypen her, sondern fertigen darüber hinaus additiv Funktionsbauteile, z. B. für die Medizintechnik, Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie. Voraussetzung für einen solchen Einsatz in sicherheitsrelevanten Bereichen ist ein reproduzierbares und prozesssicheres AM-Verfahren. Für den Praxiseinsatz von patientenspezifischen Implantaten im Körper genauso wie etwa von Lüftungskanälen in Fahr- oder Flugzeugen, muss zwingend die Möglichkeit einer lückenlosen Dokumentation und Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen Bauteils gegeben sein. Der Maschinenhersteller nutzt dabei Synergien und sein Know-how in Sachen Digitalisierung, um für diese Aufgabe einen vollumfänglichen Lösungsansatz zu bieten.

Mit der eigens für den Freeformer entwickelten Kundenportal-App ProcessLog lassen sich für jeden Bauauftrag vielfältige Prozess- und Bauauftragsdaten übersichtlich darstellen. Dies ermöglicht eine lückenlose teilespezifische Überwachung.

Mit der eigens für den Freeformer entwickelten Kundenportal-App ProcessLog lassen sich für jeden Bauauftrag vielfältige Prozess- und Bauauftragsdaten übersichtlich darstellen. Dies ermöglicht eine lückenlose teilespezifische Überwachung.

Lukas Pawelczyk
Abteilungsleiter Vertrieb Freeformer bei Arburg

„Die Einbindung des Freeformers in das Kundenportal, die speziell dafür entwickelte App ProcessLog zur lückenlosen Dokumentation und Rückverfolgung von AKF-Funktionsbauteilen sowie die Option Remote-Service zeigen, dass Arburg an weit mehr denkt als reines Prototyping. “

Der Freeformer kann über ein IIoT-Gateway informationstechnisch vernetzt und in das Kundenportal arburgXworld integriert werden. Passend dazu hat Arburg die App ProcessLog entwickelt. Damit lassen sich für im Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) gefertigte Bauteile vielfältige Prozess- und Bauauftragsdaten übersichtlich grafisch darstellen und dokumentieren. Das sorgt für Transparenz, hohe Teilequalität und kann Ausschuss und Fehlerquoten deutlich reduzieren.

Ein Freeformer in Hochtemperatur-Ausführung kann medizinisch zugelassenes Original-PEEK wie Vestakeep® i4 G von Evonik z. B. zu individualisierten Schädelimplantaten samt Supportstruktur verarbeiten.

Ein Freeformer in Hochtemperatur-Ausführung kann medizinisch zugelassenes Original-PEEK wie Vestakeep® i4 G von Evonik z. B. zu individualisierten Schädelimplantaten samt Supportstruktur verarbeiten.

Praxisbeispiel PEEK-Implantat

Auf der Messe formnext 2021 hat ein Freeformer erstmals das originale PEEK-Kunststoffgranulat Vestakeep® i4 G des Partners Evonik zu individualisierten Schädelknochen-Implantaten verarbeitet. Weitere Beispiele für medizinische PEEK-Bauteile waren ein Wirbelsäulen-Cage, ein dickwandiger Wirbelkörper sowie eine Bohr- und Sägeschablone. Das zugehörige Stützmaterial entstand aus dem gleichen Material als break-away-Struktur. Im Rahmen von Zugversuchen hat Evonik gezeigt, dass sich mit dem Freeformer bei der Verarbeitung dieses Materials in x- und y-Richtung Festigkeiten von bis zu 95 % erzielen lassen. Aktuell wird daran gearbeitet, die Werte in z-Richtung weiter zu optimieren. Zudem werden erfolgreich weitere PEEK-Materialien wie der technische Werkstoff Victrex 450g für das AKF-Verfahren getestet. Mit dem Partner OTEC zeigt Arburg, wie die additiv gefertigten Bauteile durch Postprocessing, wie Gleitschleifen oder Trowalisieren, Oberflächenqualitäten erreichen, die mit denen von Spritzgießteilen vergleichbar sind.

Lückenlose Dokumentation der Prozessdaten spielt bei Lüftungskanälen aus Original-Ultem und anderen Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt eine wichtige Rolle.

Lückenlose Dokumentation der Prozessdaten spielt bei Lüftungskanälen aus Original-Ultem und anderen Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt eine wichtige Rolle.

Prozesssichere End-to-End-Lösung gefragt

Einen Schwerpunkt legt Arburg darauf, eine zuverlässige und prozesssichere End-to-end-Lösung für den Dauereinsatz zu bieten – gerade auch für die Verarbeitung von Hochtemperatur-Kunststoffgranulaten. Speziell dafür ist ein Freeformer 300-3X im Programm, dessen Bauraum auf 200° C beheizt werden kann. Ein optimiertes Temperaturmanagement sorgt für die erforderliche Kühlung des Systems, insbesondere der Achsantriebe, die den Bauteilträger hochpräzise auf 0,022 mm genau in x-, y- und z-Richtung positionieren.

Das Materialspektrum für das AKF-Verfahren umfasst auch Kunststoffe auf Basis von Polyetherimid (PEI) wie z. B. für die Luft- und Raumfahrt zugelassenes flammhemmendes Ultem 9085 (PEI/PC-Blend). Vestakeep® i4 G wiederum ist ein für dauerhaft implantierbare Medizinprodukte zugelassenes Originalmaterial. Für die additive Verarbeitung ist somit keine zusätzliche Zertifizierung erforderlich. Bei der Schädel-Anwendung erhielt das gefertigte Bauteil ein Etikett mit QR-Code. Über diesen konnte man sich in das Kundenportal einloggen und die zugehörigen Prozessdaten einsehen.

Der Freeformer fertigt aus qualifizierten Originalkunststoffen und Stützmaterial additiv komplexe und belastbare Funktionsbauteile. Die Maschine eignet sich auch für den Einsatz im Reinraum.

Der Freeformer fertigt aus qualifizierten Originalkunststoffen und Stützmaterial additiv komplexe und belastbare Funktionsbauteile. Die Maschine eignet sich auch für den Einsatz im Reinraum.

ProcessLog dokumentiert Prozessqualität

In der Kundenportal-App ProcessLog sind alle relevanten Daten zum jeweiligen Bauauftrag zu finden. Dies ermöglicht eine lückenlose Dokumentation der Prozessdaten und -qualität und somit eine teilespezifische Überwachung und Rückverfolgung. Nach Fertigstellung des Bauteils kann der Anwender über ProcessLog detaillierte Informationen etwa zu den Slicing-Parametern, Materialverbrauch und anderen relevanten Prozessparametern wie Austragsrate, Massedruck, Schneckenposition und Tropfenfrequenz einsehen und auswerten. Die Daten lassen sich wie bei einem Smartphone skalieren und übersichtlich grafisch darstellen.

Der Bauauftrag lässt sich von der Freeformer-Steuerung auf einen Datenträger speichern und an einen PC übertragen. Relevante Daten können beispielsweise im PDF- und CSV-Format oder als QR-Code exportiert und zu Dokumentationszwecken ausgedruckt werden. Die Standardangaben enthalten Informationen zur verwendeten Freeformer-Maschine, den Materialien, Auftragsstart und -ende, Bauzeit sowie Material- und Bauraumtemperatur. Darüber hinaus kann der Anwender zu jedem Bauteil über einen direkt aufgebrachten QR-Code oder über ein ausgedrucktes Etikett individuell angepasste Informationen hinzufügen. Das können bei einem Implantat Angaben zum Patienten sein oder bei einem technischen Funktionsbauteil weitere relevante Daten, etwa für welchen Kunden es gefertigt wurde.

Über ProcessLog lassen sich aufgezeichnete Prozessdaten z. B. zu Bauraumtemperatur, Massedruck oder Materialverbrauch über die komplette Bauzeit einsehen.

Über ProcessLog lassen sich aufgezeichnete Prozessdaten z. B. zu Bauraumtemperatur, Massedruck oder Materialverbrauch über die komplette Bauzeit einsehen.

Kundenportal arburgXworld bietet Mehrwert

Für ein Plus an Transparenz sorgt auch die Kundenportal-App MachineCenter, die alle Freeformer des Kunden übersichtlich darstellt. Zu jeder Maschine sind Dokumente abrufbar, etwa zu Materialprofilen, Slicing und anderen Softwarepaketen, Musterbauteilen und Materialdatenblättern. Weiterhin sind Betriebs- und Wartungsanleitungen sowie Aufstellpläne hinterlegt.

Im Shop lassen sich schnell und einfach Verbrauchsmaterialien wie Düsenspitzen und Bauplatten bestellen. Im grafischen Ersatzteilkatalog sind zu allen Baugruppen des Freeformers Explosionszeichnungen hinterlegt, die grafisch zur Material-Nummer des benötigten Einzelteils führt.

Für einen schnellen und unkomplizierten Online-Support können sich Hotline-Mitarbeiter per Arburg Remote Service (ARS) in Abstimmung mit dem Kunden über eine sichere Datenverbindung direkt auf die Steuerung der Maschine schalten. Der Maschinenbediener gibt den VPN-Zugang auf dem Bedienerpanel aktiv frei. Mit diesem sicheren Online-Support können die Kunden schnell und unkompliziert die umfangreichen Arburg-Kompetenzen zur Analyse sowie Optimierung der Prozesse nutzen.

Abbildung kompletter Prozesskette

Die Einbindung des Freeformers in das Kundenportal, die speziell dafür entwickelte App ProcessLog zur lückenlosen Dokumentation und Rückverfolgung der additiv gefertigten Funktionsbauteile sowie die Option Remote-Service zeigen, dass Arburg an weit mehr denkt als an reines Prototyping. Im AKF-Verfahren kann vielmehr die komplette Prozesskette der industriellen Additiven Fertigung abgebildet werden. Arburg überträgt dazu seine Lösungsansätze im Kerngeschäft der konventionellen Spritzgießfertigung auch auf den Freeformer. Von Vorteil sind auch die zentrale Entwicklung und Fertigung in Loßburg sowie jahrzehntelanges Know-how der Arburg-Experten im Maschinenbau, in der Kunststoffverarbeitung und in der Digitalisierung.

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