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HANNOVER MESSE 2020, 20. - 24. April
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Thomas-Fechner

Thomas Fechner

Steuerung - 20 Milliarden für die Automatisierung

BigRep integriert nach eigenen Aussagen als erstes Druckerunternehmen CNC-gerechte Steuerungssysteme in den 3D-Drucker. Die Technologie kommt von Bosch Rexroth. Thomas Fechner verantwortet den Produktbereich New Business bei Bosch Rexroth und erklärt, wie die Automatisierer die Prozessschritte in der additiven Fertigung effizienter gestalten wollen und was sie damit verdienen können.

Warum braucht es CNC-Steuerungen für den 3D-Drucker?
Eine professionelle Steuerungstechnik hat das Potenzial, den 3D-Druck als industrielle Fertigungstechnologie zu etablieren. Hardwareseitig haben CNC-Steuerungen, wie die MTX von Rexroth, die für den 3D-Druck notwendige Performance, Präzision und Robustheit. Sie verfügen über ausgereifte, vorprogrammierte Funktionalitäten, die der Maschinenhersteller nur parametriert. Sie machen es den Konstrukteuren wesentlich einfacher, die Vorgaben an die Maschinensicherheit normgerecht zu erfüllen. Darüber hinaus sind CNC-Systemlösungen langfristig verfügbar und der Service für ihre Hard- und Software wird vom Hersteller teilweise über Jahrzehnte gewährleistet.

BigRep sagt von sich, es sei das erste Unternehmen, das CNC-Steuerungen einsetzt – wie machen das die Wettbewerber?
In der Tat beschäftigen sich zunehmend mehr 3D-Drucker-Hersteller mit der CNC-Technik. Ähnlich wie zu Beginn der elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschinen haben viele Hersteller zunächst eigene Steuerungshardware entwickelt, auf der sie alles selbst programmieren. Diesen Aufwand können sie mit CNC-Systemlösungen deutlich reduzieren. Der 3D-Druck ist dem Prototyp-Stadium entwachsen und fügt sich bald schon nahtlos in den digitalen Workflow in der Wertschöpfungskette.

Ist der G-Code jetzt also die gesetzte Sprache für das additive Fertigen?
Bei kartesischen Anwendungen ist G-Code aktuell der etablierte Standard für das Anfahren definierter Positionen. Das muss aber nicht immer so bleiben. Zukünftig ist es denkbar, dass „Punktwolken“ aus CAD-Software direkt an die Druckersteuerung gesendet werden. Moderne CNC-Steuerungen stellen dafür bereits heute genügend Rechenleistung bereit.

Wie entscheidend ist das ­Datenformat aus dem CAD-Programm bis zum ­Drucker für die Automatisierung der Prozesse?
Das Datenformat STL ist derzeit der Defacto-­Standard. Aber Datenformate sind nur ein kleiner Teil eines vollständig digitalen Workflows. In der Fabrik der Zukunft werden sich alle Prozessstationen, auch AM-Maschinen, flexibel und modular in schnell veränderbare Produktions­linien einfügen. Es geht künftig also mehr um das Zusammenspiel von CAD, Slicer-Software, Simulationsumgebungen, Steuerung und Qualitätssicherung. Dazu müssen sich Automatisierer, ­Maschinenhersteller und Endanwender auf offene Standards einigen. Die Diskussionen rund um OPC UA sind vielversprechend und alles deutet darauf hin, dass sich OPC UA industrieweit als Standard für die Machine-2-Machine-Kommunikation durchsetzen wird.

Es fehlte immer an Automatisierungsstandards für das additive Fertigen – wie ist der Stand der Diskussion?
Verglichen mit anderen Fertigungsverfahren ist der manuelle Anteil im 3D-Druck immer noch sehr hoch. Jetzt geht es darum, ein ganzheitliches Verständnis für den gesamten Ablauf von der Datenerstellung bis zur Qualitätssicherung zu entwickeln. Die Entscheidung für CNC-Standardsteuerungen mit offenen Schnittstellen ist ein wichtiger Schritt, denn sie bringen Automatisierungsstandards direkt mit. So unterstützt die CNC-­Lösung MTX von Rexroth alle gängigen Echtzeit-Ethernet-­Protokolle und den kommenden IoT-­Standard OPC UA.

Wie lange dauert es noch, bis der Datenfluss zum 3D-Drucker ähnlich problemlos läuft wie zur Werkzeugmaschine?
Entsprechende Technologien und Werkzeuge, die alle Prozessparameter und Bewegungen koordinieren und weitere Automatisierungsstationen steuern, gibt es heute schon. Zusätzlich ermöglichen Lösungen wie die Softwaretechnologie Open Core Interface von Rexroth Maschinenherstellern, parallel zur SPS in Hochsprachen programmierte Funktionen einzusetzen – von CAD über Simulationsumgebungen bis hin zur industriellen Bildverarbeitung und IT-Anbindung. Ein durchgängiger Datenfluss und ein vollständig automatisierter 3D-Druck-Prozess werden so möglich.

Wie groß schätzen Sie den Markt für die Automatisierung der additiven Fertigung ein?
Die Schätzungen gehen weit auseinander, aber 20 Mrd. Euro scheinen realistisch. Je schneller die Branche etablierte Standards übernimmt, desto schneller wächst das Marktpotenzial. Der Einsatz von Robotern ist in diesem Zusammenhang durchaus denkbar. Ihre Anbindung ist durch CNC- und Motion-Control-Steuerungen problemlos, weil Roboterfunktionalitäten bereits integriert sind. Eine weitere Möglichkeit wäre, diese vor- und nachgelagerten Stationen mit schaltschrank­loser Antriebs- und Steuerungstechnik zu realisieren und sie über eine Echtzeit-Querkommunikation anzubinden.

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