Vor drei Jahren war das Konsortium aus KMU, Großunternehmen und Forschungsinstitutionen mit dem Ziel gestartet, den metallischen 3D-Druck im Bereich der automobilen Serienproduktion zu revolutionieren. Gleich an zwei Standorten wurde eine digital vernetzte, vollautomatisierte 3D-Druck-Fertigungslinie aufgebaut und für die automobile Serienproduktion vorbereitet. Ab sofort können an den Standorten der BMW Group in München sowie bei GKN Powder Metallurgy in Bonn pro Jahr mindestens 50 000 Bauteile in der Gleichteilefertigung beziehungsweise mehr als 10 000 Individual- und Ersatzteile mittels 3D-Druck via Laser Powder Bed Fusion Verfahren (LPBF) kosteneffizient gefertigt werden. Durch die modulare Auslegung des Blueprints dieser Linien lässt sich die Jahresstückzahl beliebig weiter skalieren.

Von der Konzeptskizze zur vollintegrierten Fertigungslinie

Gestartet in 2019 transferieren heute fahrerlose Transportsysteme (FTS) vollautomatisch die mobilen Baukammern der 3D-Drucker zwischen den Modulen der IDAM-Fertigungslinien. Das Maschinenballett wird orchestriert von einer zentralen Steuerungseinheit, in der auf digitaler Ebene alle Daten der einzelnen Linienmodule zusammenlaufen. Durch den so generierten digitalen Zwilling werden zu jedem Zeitpunkt alle relevanten Fertigungsdaten überwacht – für ein hohes Maß an Produktivität und Qualität.

Neuartige Konzepte zur automatischen Generierung der 3D-Druck-Baudaten wurden entwickelt. Vollautomatisierte Module transportieren das verarbeitete Metallpulver und bereiten es auf. Zusätzlich erfolgt die automatische Nachbearbeitung der gefertigten Bauteile in eigens konzipierten Stationen. Entlang dieser Linien wurden umfassende Maßnahmen zur Qualitätssicherung implementiert. Zum Beispiel erfolgt beim Laserschmelzprozess mittels Sensorik die Überwachung und Qualitätssicherung der Fertigteile.

Vernetzte Fertigungslinien erfordern vernetzte Projektpartner

Die Implementierung der Linien erforderte interdisziplinäre Expertise. Mit ihr konnten Digitalisierung und Automatisierung im Maschinen- und Anlagenbau, in der Bauteilauslegung sowie im metallischen 3D-Druck realisiert werden. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen unterstützte das Vorhaben mit seiner langjährigen Erfahrung im Bereich der additiven Fertigungstechnologien. Den Projektpartnern war schnell klar, dass Lösungen „von der Stange“ den ambitionierten Projektzielen und den damit einhergehenden Produktivitäts- und Qualitätsansprüchen der Automobilindustrie nicht genügen. So musste ein Großteil der Module auf digitaler und physischer Ebene neu entwickelt werden.

Zudem ist ein erfolgreicher Betrieb der IDAM-Linien nur durch die enge Vernetzung der einzelnen Module möglich – Vernetzung wurde auch den Projektpartnern abverlangt. Vom inhabergeführten KMU bis zum Großunternehmen etablierte sich ein gemeinsames Denken und Streben nach Erfolg: Voneinander lernen, gemeinsam innovative Lösungen erarbeiten und die individuellen Stärken der einzelnen Partner bestmöglich zu Entfaltung zu bringen – für IDAM waren dies die Schlüssel zum Erfolg.

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