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Automation beschleunigen mit der HP Jet Fusion 580

: Techsoft


Als Anbieter für Automatisierungslösungen zählen für die Stiwa Automation GmbH Zuverlässigkeit und Lieferzeitentreue zu den Hauptqualitätskriterien. Um bei Prototypen für Anlagenkomponenten und Produkte kürzere Durchlaufzeiten und bei der Optimierung der Anlagen bessere Ergebnisse erzielen zu können, setzt das oberösterreichische Vorzeigeunternehmen auf einen HP Jet Fusion 580 Color 3D-Drucker. Techsoft unterstützte dabei als Systemlieferant und Integrationspartner. Von Georg Schöpf, x-technik

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Greiferkomponenten für den praktischen Einsatz. Additive Herstellung ermöglicht kürzeste Durchlaufzeiten.

Greiferkomponenten für den praktischen Einsatz. Additive Herstellung ermöglicht...

Die Stiwa Group, 1972 von Walter Sticht im oberösterreichischen Attnang-Puchheim gegründet, hat sich zu einem Leitbetrieb der österreichischen Wirtschaft entwickelt. Mit über 2.000 Mitarbeitern, verteilt auf acht Standorte in vier Ländern, steht das Familienunternehmen für Perfektion in Automation und Produktion. Auch das Thema Additive Fertigung hat in das Vorzeigeunternehmen Einzug gefunden. Im Bereich Verfahren und Technologie, geleitet von Markus Forstinger, nutzt man generative Verfahren für die Herstellung von Teilemustern und Komponenten für Automatisierungslösungen. „Wir beschäftigen uns schon geraume Zeit mit der Additiven Fertigung. Uns wurde schnell klar, dass Gestaltungsfreiheit, kurze Durchlaufzeiten in der Bereitstellung von Prototypen, Funktionsintegration und Leichtbau Kriterien sind, die ganz besonders im Bereich der Automation von Bedeutung sind“, sagt Forstinger.

Er beschäftigt sich mit seinem 45-köpfigen Team mit allem, was vor dem eigentlichen Anlagenbau liegt. „Unser Augenmerk beginnt bei der automationsgerechten Produktgestaltung, bei der wir unsere Kunden aktiv unterstützen, über Versuche und Prozessabsicherungen im Zuge der Planung und Erstellung der Fertigungs- und Montageanlagen bis hin zur Bereitstellung der erforderlichen Komponenten. Das beinhaltet auch die Entwicklung und Herstellung von Sonderkomponenten“, veranschaulicht er.

Zuverlässig im Serieneinsatz

In der Automatisierung geht es vorrangig darum, Lösungen zu schaffen, die im Serieneinsatz zuverlässig und schnell arbeiten. Dazu müssen entweder gänzlich neue Konzepte geschaffen oder aber bestehende Anlagen optimiert werden.
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Der 3D-Druck kommt für die unterschiedlichsten Teile zum Einsatz, teils mit feinsten Geometrien.

Der 3D-Druck kommt für die unterschiedlichsten Teile zum Einsatz, teils mit...

Stets geht es aber darum, Taktzeit einzusparen, Geschwindigkeiten zu erhöhen und gleichzeitig Anlagen zuverlässiger zu gestalten.

„Bis zu einem gewissen Grad lässt sich das mit Planung und viel Erfahrung bewerkstelligen, jedoch ist für die Absicherung am Schluss der Versuch unerlässlich. Oft stellt sich im Laufe der Entwicklung heraus, dass ein anderer Ansatz effizienter ist. In solchen Fällen müssen Komponenten schnell geändert oder ausgetauscht werden. Dabei spielen die Durchlaufzeiten für die Herstellung oder Änderung dieser Komponenten eine wesentliche Rolle hinsichtlich der Gesamtentwicklungszeit. Das ist einer der Bereiche, bei dem wir großes Potenzial für die Additive Fertigung sehen“, verdeutlicht Forstinger.

Wirtschaftlicher AM-Einsatz evaluiert

Bereits in der Vergangenheit wurden regelmäßig additiv gefertigte Teile verwendet. Diese wurden über einen externen Dienstleister bezogen. „Im Schnitt wurden zweimal pro Woche Auftragspakete mit verschiedensten Teilen vergeben. Das hat auch dazu geführt, dass wir über eine interne Lösung nachgedacht haben“, erinnert sich der Bereichsleiter. Für den Einstieg in eine hauseigene Additive Fertigung wurde bei Stiwa zunächst eine anwendungsbezogene Recherche durchgeführt. Diese fand im Rahmen einer Bachelorarbeit zu einer Drehleiste für die Teileausrichtung statt und hatte zum Ziel, Effekte hinsichtlich Zeit- und Kostenersparnis – insbesondere auch im Vergleich zu Metallteilen – zu evaluieren. Zusätzlich sollte beleuchtet werden, in welchen Bereich bei Stiwa die Additive Fertigung wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt und genutzt werden könnte. Ebenso sollte
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Eine Drehleiste, die bei der Evaluierung der Additiven Fertigung bei Stiwa zugrunde gelegt wurde.

Eine Drehleiste, die bei der Evaluierung der Additiven Fertigung bei Stiwa zugrunde...

herausgefunden werden, welche Technologie am Besten für einen Großteil der Anforderungen nutzbar sei.

Begonnen wurde, wie so oft, mit einer FDM-Lösung. „Wir wollten einmal grundsätzlich herausfinden, welche Bereiche wir mit dem 3D-Druck adressieren können, welche Anforderungen wir an Material und Genauigkeit haben und wollten auch Beispiele schaffen, mit denen wir in anderen Unternehmensbereichen die Aufmerksamkeit auf die Additive Fertigung lenken können“, ergänzt Forstinger, der das Thema seit Ende 2017 aktiv im Unternehmen vorantreibt. Es wurde im Rahmen der Evaluierung jedoch schnell klar, dass man in der Regel auf Oberflächengüten, Genauigkeitswerte und Materialeigenschaften angewiesen ist, die sich mit einer FDM-Lösung auf Dauer nicht erzielen lassen. Ergebnis der Untersuchung war, dass eine pulverbasierte Polymerlösung am Besten zum Ziel führt. So reduzierte sich die grundsätzliche Auswahl auf eine SLS-Lösung, Binderjetting oder HP Multi Jet Fusion.

Mit Workshop zur Entscheidungsfindung

„Wir haben uns unterschiedliche Lösungen angesehen und dabei auch die, bereits seit langem bestehende, Zusammenarbeit mit Techsoft genutzt, was uns in der Entscheidungsfindung enorm geholfen hat. Sie haben uns mit viel Verfahrens-Know-how und einem Inhouse-Workshop unterstützt, um den Gedanken der Additiven Fertigung im Unternehmen in die Breite zu tragen“, bekräftigt Forstinger.

„Es freut uns
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Eine Halteklammer vor (links) und nach (rechts) der Optimierung. Sogar das Gewinde wird fix und fertig mitgedruckt.

Eine Halteklammer vor (links) und nach (rechts) der Optimierung. Sogar das Gewinde...

natürlich sehr, dass wir Stiwa auch in diesem Bereich unterstützen können. Neben unseren Lösungen im Bereich Engineering, Zerspanung und Product-Lifecycle-Management, in denen wir schon lange mit Stiwa zusammenarbeiten, sehen wir in der Additiven Fertigung die perfekte Ergänzung für die Bauteilentwicklung. Speziell bei sehr qualitätssensitiven Komponenten stellt eine Absicherung über einen gedruckten Prototypen oder Funktionsteil einen enormen Produktivitätsvorteil dar“, bestätigt Daniel Plos, Vertriebsleiter Techsoft Additiv bei der Techsoft GmbH.

Neue Maschine perfekt im Zeitplan

Die Entscheidung für die HP Jet Fusion 580 fiel auf der Hannover Messe 2018. „Zu diesem Zeitpunkt war die 4200er von HP schon auf dem Markt und im Einsatz. Die Ergebnisse haben uns schon länger überzeugt, allerdings war die Investitionsgröße vom 4200er bei unserem Anforderungsvolumen nicht abbildbar. Da passte die Ankündigung der kleineren Maschine seitens HP perfekt in unseren Zeitplan“, erinnert sich Forstinger. „Das hat auch dazu geführt, dass Stiwa die allererste HP Jet Fusion 580-Maschine in ganz Österreich bekommen hat. Bereits im April 2019 ging die Anlage in Attnang-Puchheim in Betrieb“, ergänzt Plos.

Zunächst wurde die Maschine, die mit ihrem Bauraum von 332 x 190 x 248 mm für nahezu sämtliche additiv zu fertigenden Teilen bei Stiwa geeignet ist, einfarbig betrieben und im Juli dann auf Vollfarbfunktion nachgerüstet. „Uns war wichtig, schnell in die hauseigene Teileproduktion zu starten. Darum bestanden wir auf der früheren Auslieferung und haben die Farboption später nachgerüstet“, erklärt Forstinger die Vorgehensweise und bekräftigt: „Uns war klar, dass wir Erfahrung sammeln müssen, um die Technologie voll ausnutzen
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Im Bauprozess wird der Fusing Agent auf das Pulverbett gedruckt und anschließend über Infrarotbelichtung aktiviert.

Im Bauprozess wird der Fusing Agent auf das Pulverbett gedruckt und anschließend...

zu können. Dafür war es uns wichtig, unseren Kollegen und Mitarbeitern schnell Teile vorstellen zu können, wie wir sie im Hause produzieren können. Das diente im Wesentlichen dazu, eine Änderung im Mindset der Entwickler und Konstrukteure herbeizuführen und auch aufzuzeigen, dass dadurch zusätzliche Möglichkeiten in den Bereichen Leichtbau, Funktionsintegration und Bauteilkomplexität eröffnet werden.“

Wirtschaftlicher Mehrwert

Ein riesiger Mehrwert ist für die oberösterreichischen Automationsspezialisten im Zusammenwirken mit ihren Kunden auch der Know-how-Schutz. „Die Herstellung von Prototypen und Anlagenkomponenten inhouse vereinfacht dieses Thema massiv für uns, da wir keine Daten auf externe Plattformen oder Clouds speichern und somit nichts außer Haus geben. Ebenso können wir auf Änderungen, die seitens unserer Kunden eingebracht werden, viel schneller reagieren“, fügt Forstinger hinzu.

„Außerdem darf man nicht vernachlässigen, dass Kunststoffteile oft additiv viel besser zu verarbeiten sind als zerspanend. Man stelle sich ein Teil mit sehr feinen Geometrien wie Lamellen oder dünnen Wänden vor. Diese sind zerspanend nur sehr schwer prozesssicher und maßhaltig herzustellen. Das Material weicht beim Fräsen aus und komplexe Teile sind auch schwierig zu spannen. Da ist die Additive Fertigung oft die bessere Alternative. Die Multi Jet Fusion-Technologie bietet hierfür hohe Präzision bei schnellem Bauprozess. Komplexe Teile von Heute auf Morgen zur Verfügung zu haben, sichert Stiwa einen klaren Wettbewerbsvorteil und hilft auch dabei, Innovationen in der Entwicklung zu fördern“, fasst Plos die Vorteile
der Technologie zusammen und Forstinger ergänzt abschließend: „Natürlich ist die Einführung des Systems ein gewisses Investment in die Zukunft. Nach der Lern- und Hochlaufphase muss die Wirtschaftlichkeit aber klar darstellbar sein. Mit der Multi Jet Fusion 580 von HP ist das bei uns jedenfalls eindeutig gelungen.“

Greiferkomponenten für den praktischen Einsatz. Additive Herstellung ermöglicht kürzeste Durchlaufzeiten.
Der 3D-Druck kommt für die unterschiedlichsten Teile zum Einsatz, teils mit feinsten Geometrien.
Eine Drehleiste, die bei der Evaluierung der Additiven Fertigung bei Stiwa zugrunde gelegt wurde.
Eine Halteklammer vor (links) und nach (rechts) der Optimierung. Sogar das Gewinde wird fix und fertig mitgedruckt.
Im Bauprozess wird der Fusing Agent auf das Pulverbett gedruckt und anschließend über Infrarotbelichtung aktiviert.
Ein Steckergehäuse im FDM (vorne) und im MJF-Verfahren gefertigt.
Zahlreiche Automationsanwendungen werden durch die Additive Fertigung schneller und einfacher.


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