Vier opkomende automatiseringstrends die additieve productie vormgeven

Het automatiseren van AM-processen, van ontwerp tot post-productie, kan AM-adoptie aantrekkelijker maken voor fabrikanten.

Automatiseringsoplossingen, van robots tot software, kunnen handarbeid minimaliseren, kosten besparen en consistentie en kwaliteit verbeteren.

Maar waar staan we vandaag in termen van automatisering in additieve productie?

Het artikel belicht vier sleuteltrends die de ontwikkeling van automatiseringsoplossingen in AM drijven.

1. Ontwerpautomatisering

Een digitaal end-to-end workflow in AM creëren begint met het automatiseren van het ontwerpproces.

Echter, ontwerpautomatisering in AM is niet gemakkelijk te bereiken. De meeste AM-onderdelen worden nog steeds handmatig ontworpen, in de meeste gevallen. Het tijdrovende, handmatige AM-ontwerpproces kan verschillende uren van een ingenieurswerk beslaan en tot 50% van de totale deelkosten bedragen, volgens een casestudy.

Om het ontwerpproces efficiënter te maken, hebben softwarebedrijven binnen de industrie hun tools de afgelopen jaren geëvolueerd.

Vandaag kan de industrie geautomatiseerde oplossingen aanbieden die het ontwerpproces versnellen en ingenieurs in staat stellen ontwerpopties snel te beoordelen voordat er iets op de machine geprint wordt.

Bijvoorbeeld, Ford heeft gedemonstreerd hoe automatisering de tijd om tools te ontwerpen van uren naar minuten kan reduceren.

Door te partneren met een Duits softwarebedrijf, Trinckle, kreeg de automaker toegang tot software die de geometrie van het tool automatisch kon genereren om de contour van de auto te passen en de basis van de nieuwe jig te vormen. Met een eenvoudige klik konden ingenieurs ook elementen zoals handvatten, magneetbevestigingen voor fixatie en randbegeleiders toevoegen.

Het automatiseren van het ontwerpproces voor dit deel heeft diverse uren werk bespaard, het ontwerpstap reducerend tot slechts 10 minuten. Ford gelooft dat deze benadering het potentieel heeft om duizenden euro's per tool te besparen.

In een ander voorbeeld, hardwarefabrikant Stratasys, collaboreerde met het softwarebedrijf nTopology aan een oplossing die het ontwerp van jigs en fixtures voor het FDM-proces automatiseert.

De Fixture Generator genaamd, stelt deze nieuwe oplossing ingenieurs in staat om tooling-onderdelen op een eenvoudige drag-and-drop manier voor te bereiden. Het doet dit door het gebruik van nTopology's topologie-optimalisatiesoftware-engine, die deeloontwerpen optimaliseert met de eindtoepassing in gedachten.

De AM-ontwerpstappen minder handmatig maken signaleert de voortgaande volwassenwording van de 3D-printindustrie. Ontwerpautomatisering zal AM-adopters helpen de tijd en kosten geassocieerd met handmatige ontwerpprocessen te reduceren.

Belangrijker nog, het zal nieuwe toepassingen en businessmodellen ondersteunen, zoals mass customization, door de productie van ontwerpvariaties om te zetten in een geautomatiseerd, hoogst efficiënt proces.

Vervolglectuur: 3D-printen en Mass Customization: Waar staan we vandaag?

2. Open API's drijven AM-datadeelautomatisering

De AM-industrie wordt meer open. De dominatie van gesloten, proprietarie systemen komt tot een einde, naarmate meer oplossingsaanbieders kijken naar geïntegreerde, interoperabele 3D-printworkflows.

Een trend die dit ondersteunt is het gebruik van open Application Programming Interfaces (API's). API is een software-intermediair die één softwareapplicatie in staat stelt om met een andere te communiceren. API's spelen een cruciale rol bij het integreren van disparatesystemen.

In AM, waar de workflow tamelijk gecompliceerd en gesilo-de kan zijn, erkennen industrie-spelers het belang van het bieden van een set API's die automatisering mogelijk maken en het gebruik van data uitbreiden.

Onlangs hebben verschillende 3D-printerfabrikanten hun API's vrijgegeven aan partners om naadloze dataflow en integratie mogelijk te maken.

Een voorbeeld is onze recente samenwerking met HP, waarbij HP een open API beschikbaar stelde om te integreren met ons additieve MES-systeem. Deze integratie stelt HP Multi Jet Fusion-gebruikers in staat hun machines met onze software te verbinden om hun AM-systemen te monitoren en data te verzamelen.

Op dezelfde manier heeft Stratasys aangekondigd dat het de API-connectiviteit heeft verbeterd om de deur open te zetten voor eenvoudigere en snellere datadeling tussen zijn 3D-printers en enterprise software-oplossingen.

Dezen voorbeelden wijzen erop dat de industrie in de juiste richting beweegt om de kloof tussen hardwarecapaciteit en software-enablement te dichten. API's zullen de fundamentele brug tussen de twee vormen, helpend om een geïntegreerd ecosysteem te creëren dat interoperabiliteit ondersteunt.

Vervolglectuur: 5 Opwindende trends in 3D-printsoftware

3. Post-productieprocessen automatiseren

Het wordt geschat dat 46% van de AM-kosten van bedrijven geassocieerd zijn met post-processing, volgens PostProcess' 2nd Annual Post-Printing Trends Report.

Ongeacht of het een prototype, stuk tooling of een eindgebruiksproduct is, vereisen de meeste AM-onderdelen een bepaalde mate van post-processing. Dit kan zo simpel zijn als het verwijderen van supportmateriaal, maar kan ook sorteren, kleuren, polijsten en andere processen omvatten, voordat het eindproduct klaar is voor gebruik. De meeste post-processing-taken zijn bijna volledig afhankelijk van handmatige arbeid.

Dankzij recente vooruitgang in machine learning en post-processing hardware en software, is het nu mogelijk om bijna elk deel van AM-post-processing te automatiseren, wat arbeidskosten vermindert en proces-efficiëntie aanzienlijk verbetert.

Nieuwe systemen komen op de markt die onderdelen automatisch van een 3D-printers buildplatform kunnen extraheren en vervolgens met behulp van geleide voertuigen naar het volgende post-processingstation verplaatsen.

Een aantal AM-machineaanbieders hebben zich ook op het een of andere niveau toegekend aan automatisering. EOS heeft bijvoorbeeld een Shared Modules-concept ontwikkeld dat de uitrusten, uitpakken, transporteren en zeefstages van de AM-workflow integreert, door verschillende modules, transportsystemen en een controlencentrumsoftware te combineren.

Om het binder jetting-proces te automatiseren, heeft metaal binder jetting-specialist ExOne ook een concept van zijn nieuwe X1D1 automated guided vehicle (AGV) vrijgegeven, ontworpen om efficiënte transport van buildboxen te mogelijk maken.

Wat ook opwindend is, is het groeiende gebruik van multi-as robotische systemen die onderdelen van de 3D-printers naar de poederzeef, reinigings en afwerkstations dragen.

Hardwarebedrijf Renishaw heeft gedemonstreerd hoe het gebruik van robots een van de meest tijdrovende processen in metaal AM kan automatiseren - supportverwijdering. Het bedrijf partnerde met een start-up, Additive Automations, die een robotisch systeem voor geautomatiseerde supportverwijdering heeft ontwikkeld.

Vroege resultaten toonden aan dat robotische automatisering van supportverwijdering de gemiddelde kosten per deel met not أقل 25% kon reduceren. De robots die in dit proces gebruikt worden, hebben geïntegreerde krachtsensoren, die data verzamelen om de geometrie van AM-onderdelen te bepalen.

De software analyseert de data vervolgens, met behulp van digitale tweelingtechnologie. De output wordt vervolgens gebruikt om te bepalen waar de supportstructuren zich bevinden, zodat ze met een end-effector tool verwijderd kunnen worden.

Verder specialiseren sommige bedrijven, zoals AM Flow, in modulaire oplossingen die snelle en geautomatiseerde AM-onderdeelsidentificatie bieden, samen met sorteren, picken, verpakken en transport. Gaandeweg wil AM Flow geautomatiseerde ID-tagging ontwikkelen, wat de weg baant voor volledige track-and-trace capaciteit voor AM-onderdelen over een end-to-end gedigitaliseerde workflow.

Post-processing in AM volledig automatiseren verandert de economie volledig bij het opschalen van het gebruik van de technologie. Het maakt veel hogere flexibiliteit in de fabrieksindeling mogelijk en maakt het haalbaar voor fabrikanten om deze technologie te adopteren voor digitale, snelle productie.

Vervolglectuur: 3D-printen en Robotica combineren om Slimme Fabrieken te Creëren

4. 3D-print orderafhandeling en AM-productiebeheer automatiseren

Naast de directe kosten geassocieerd met handmatige post-processing, zijn er ook verborgen kosten zoals werknemerstijd voor offertes maken en AM-orders afhandelen en operatorstijd voor printjobs schedulen.

Deelkosten berekenen, data in spreadsheets invoeren en productie plannen met klonterige oplossingen kan verschillende uren per dag van werknemerstijd kosten, wat de productiviteit van AM beperkt.

Met AM snel rijpend, realiseerden bedrijven zich snel dat ze AM-productiebeheerprocessen moesten automatiseren om schaalbare groei te garanderen.

De noodzaak voor grotere productie-efficiëntie startte de ontwikkeling van workflowbeheer- en manufacturing execution software (MES) gericht op AM-technologie.

Meer over MES: The Beginner's Guide to Additive Manufacturing Execution Systems

Vandaag kunnen additieve MES- en workflowsoftware bedrijven helpen arbeidskosten vrij te maken door automatisering door het digitaliseren van eerder handmatige processen.

Bijvoorbeeld, een 3D-printfaciliteit van een globaal 2D-print- en IT-bedrijf gebruikt AMFG's MES-software voor het offerten van 3D-printonderdelen en het beheren van orders. Door over te stappen van spreadsheets naar een geautomatiseerde oplossing, kon het bedrijf de offerte-tijd met bijna 80% reduceren.

Orderafhandeling en productiebeheerprocessen in additieve productie automatiseren zal uiteindelijke AM helpen te verplaatsen verder dan alleen een tool voor laag-volume toepassingen. Het zal de basis vormen voor schaalbare, geïntegreerde en kosteneffectieve massaproductie.

Vervolglectuur: Additieve productie-uitdagingen oplossen met MES

Hoe ver zijn we van een volledig geautomatiseerde AM-fabriek?

Automatisering van AM-processen, van ontwerp tot afwerking, heeft enorm potentieel voor kapitaalbesparing door arbeidskosten te verlagen en productiviteit te verhogen.

Zoals getoond in een pilotproject genaamd NextGenAM, kan automatisering productiekosten met zoveel als 50% reduceren. Verder kan geautomatiseerde productie meer consistentie in het proces introduceren door menselijke fouten en schroot te minimaliseren.

Automatiseringsoplossingen die vandaag op de markt zijn, zijn significant geëvolueerd van de vroege-fase projecten en pilots die ze maar enkele jaren geleden waren.

Om volledig te profiteren van AM-automatisering, moeten bedrijven de transformatie vandaag beginnen om hun ervaring sneller in een competitief voordeel om te zetten.

Zoals bij veel technologische transformaties, zullen de early movers en risiconemers die willen wedden op automatisering in AM de beloningen oogsten van de digitale productie van de toekomst.

Ontdek hoe u AM kunt transformeren door workflowautomatisering