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Jul 17, 2023

HP stellt auf der RAPID + TCT 3D-Druckautomatisierung und intelligente Sintersoftware vor

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Der Schlüssel zur zunehmenden Einführung der additiven Fertigung (AM) ist sowohl eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit als auch ein verbesserter Durchsatz, typischerweise durch Automatisierung. Während die Vorteile von Ersterem einigermaßen offensichtlich sind, kann eine stärkere Automatisierung dazu führen, dass mehr Teile hergestellt werden, was wiederum dazu führt, dass Benutzer ihre Investition in den 3D-Druck schneller amortisieren.

HP (NYSE: HPQ) steht bei diesen Problemen an vorderster Front und bringt Binder-Jet-3D-Drucker auf den Markt, die angeblich einfach zu bedienen sind und einen sehr hohen Durchsatz ermöglichen. Kurz nach der Markteinführung seines ersten Polymer-3D-Druckers im Jahr 2018 entwickelte sich das Unternehmen zum Marktführer im 3D-Druck für die Endteilproduktion. Um seine Technologie weiter zu verbessern und so die allgemeine Akzeptanz zu erhöhen, hat HP auf der RAPID + TCT 2023 neue Automatisierungs- und Softwarelösungen angekündigt, die dem Unternehmen weiterhin einen Vorsprung gegenüber der Konkurrenz verschaffen werden.

In einem virtuellen Pressebriefing im Vorfeld der Veranstaltung stellte HP den Pressevertretern aus der Ferne die neuen Entwicklungen vor. François Minec, globaler Leiter für Polymer-3D-Druck, stellte die HP Jet Fusion 3D-Pulverhandhabungsautomatisierungslösung und das Automatisierungszubehör vor, die beide bedeutende Verbesserungen der 3D-Druck-Workflows darstellen, nicht nur für HP, sondern für AM insgesamt.

Während HP bereits ein Produkt zum automatischen Auspacken von auf seinen Multi Jet Fusion (MJF)-Geräten gedruckten Teilen anbietet, bringen die neuen Lösungen einen großen Schritt nach vorne. Insbesondere ermöglicht die Automatisierungslösung für die Pulverhandhabung ein schnelleres Nachladen von Materialien in den Drucker, um neue Aufträge zu starten.

Bei der vorherigen automatischen Auspackstation (im Video unten gezeigt) würde die Baueinheit des Druckers in die Kühleinheit bewegt, wo sie entpulvert wird, ungenutztes Pulver in eine Trommel abgibt und die fertigen gedruckten Objekte freigibt. Das neue Produkt führt die Trommel automatisch zurück in die Materialverarbeitungsstation und kann Pulver für bis zu 15 Drucker verwalten, die dann wieder in Baueinheiten geladen werden können, um den nächsten Bau zu starten. Dies ermöglicht nicht nur kürzere Zykluszeiten, sondern gewährleistet auch die Pulverqualität und Rückverfolgbarkeit, indem der menschliche Eingriff begrenzt wird – und das alles bei gleichzeitiger Reduzierung des Materialabfalls.

Der Automatic Build Unit Exchanger verbessert den Durchsatz weiter, indem er die Leerlaufzeit für MJF-3D-Drucker reduziert. Mit diesem neuen Tool kann der Drucker eine Baueinheit auswerfen, sobald ein Auftrag abgeschlossen ist, bevor eine neue Baueinheit in den Drucker eingesetzt wird, sodass dieser mit neuen Aufträgen fortfahren kann.

„Heute laufen unsere Drucker mit Zykluszeiten von etwa 12 Stunden – je nach Druckmodus zwischen 10 und 14 Stunden“, sagte Minec. „Das Problem, das wir haben, ist, dass einige Kunden keine Nachtschicht haben oder vielleicht keine Nachtschicht haben wollen. Sie würden an diesem Tag einen Drucker auf den Markt bringen. Es blieb nachts stehen und blieb untätig, bis jemand kam, die Baueinheit herausnahm und die neue einsetzte. Um dieses Problem zu lösen, haben wir ein sehr effizientes und einfaches System entwickelt.“

HP Jet Fusion 3D-Automatisierungslösung für die Pulverhandhabung

Die Technologie wurde so entwickelt, dass der 3D-Drucker in komplexere Fabrikkonfigurationen integriert werden kann. Auf der RAPID + TCT zeigt das Unternehmen Videos von Anwendungsfällen mit Siemens, in denen ein autonomer mobiler Roboter eine fertige Baueinheit abholen und zu verschiedenen Stationen innerhalb des automatischen Pulverhandling-Workflows bringen kann. 

Insgesamt erhöht die Möglichkeit, kontinuierlich über Nacht oder am Wochenende 3D-Drucke durchzuführen, den Durchsatz und reduziert die manuelle Arbeit, wodurch die Gesamtbetriebskosten (TCO) der Ausrüstung gesenkt werden.

„Sie können sich vorstellen, dass wir damit zu einer völlig stillen Fabrik werden“, schloss Minec.

Das Projekt mit Siemens. Bild mit freundlicher Genehmigung von Siemens.

Während die Gesamtbetriebskosten für die Polymer-AM-Technologie von HP teilweise durch verstärkte Automatisierung gesenkt werden können, konnte Arvind Rangarajan, Global Head Software and Data für Personalisierung und 3D-Druck bei HP Inc., hervorheben, wie das Unternehmen den Arbeitsablauf für seinen Metallbinder verbessert hat Jetting-Technologie, die das Unternehmen erst letztes Jahr in Form des 3D-Druckers S100 auf den Markt gebracht hat. Dies könnte wiederum zu geringeren Kosten führen, da Materialverschwendung reduziert und die Rate der beim ersten Mal richtigen Teile verbessert wird.

Rangarajan hat erst ein Jahr bei HP verbracht, aber 12 Jahre damit verbracht, Softwarelösungen für die additive Fertigung bei GE und Xerox PARC zu entwickeln. Mit dieser Erfahrung war er in der Lage, bei der Entwicklung neuer Softwaretools für den Metal Jet-Prozess von HP mitzuhelfen. Dazu gehören Produkte mit den Bezeichnungen 3D Digital Sintering und 3D Process Development.

Mithilfe physikbasierter Modellierung prognostiziert und kompensiert das erste Tool die durch den notwendigen Sinterprozess verursachte Schrumpfung und Verformung eines Metal Jet-Teils und stützt sich dabei auf KI, um den Arbeitsablauf zu beschleunigen. Unternehmen wie Desktop Metal haben bereits Pakete herausgebracht, die der ersten Lösung ähneln, und verdeutlichen, wie wichtig es ist, Schrumpfung und Verformung während des Sinterns vorhersagen und kompensieren zu können.

3D Process Development ist eine etwas neuartigere Software, da sie es Benutzern ermöglicht, mit ihren Druckern zu experimentieren, indem sie Parameter für eine bestimmte Anwendung feinabstimmen. Rangarajan hat es so ausgedrückt:

„Wir öffnen im Wesentlichen die Prozessparameter und ermöglichen unseren Kunden geführte Experimente, damit sie ihre eigenen Prozessrezepte entwickeln und ihre Anwendungen optimieren können … Die Benutzer haben die Möglichkeit, diese Parametereinstellungen anzupassen, Experimente durchzuführen und sie dann schnell anzusehen das Feedback durch Überwachung der KPIs und der Telemetrie, die von den Maschinen kommt, und erstellen dann eine Bibliothek von Experimenten, die ihre Anwendungen optimieren würden. Und das Ziel besteht darin, die Zeit für die Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen im Metal Jet-Drucker zu verkürzen.“

Zusätzlich zu den beiden neuen Softwareteilen hat HP seine Tools 3D Center und 3D Command Center aktualisiert, die jetzt HPs Flaggschiff-Metal-Jet-Drucker S100 unterstützen. Ersteres, das unter anderem Maschinenüberwachung und Wartungswarnungen ermöglichte, ermöglicht HoloLens und anderen XR-Geräten nun den Zugriff auf einen virtuellen QR-Code, um einen Kunden durch Self-Service-Wartung und Schulung zu führen. Das 3D Command Center ist für die Überwachung von Druckern auf Geräteebene gedacht, einschließlich der Füllstände von Verbrauchsmaterialien und Subsystemstatus. Es fungiert auch als Druckerserver und API-Gateway für Lösungen von Drittanbietern.

Rangarajan beschrieb, wie der Arbeitsablauf beim Einsatz dieser Werkzeuge beim Metall-Binder-Jetting aussehen würde. Der Prozess würde mit einem Design beginnen, das dann im 3D-Digital-Sintering simuliert würde und dem Benutzer Feedback zur Verfeinerung des Designs geben würde. Mithilfe der 3D-Prozessentwicklung konnten sie den eigentlichen Druckvorgang weiter optimieren. Sobald das endgültige Rezept festgelegt ist, verlassen sich die Benutzer auf eine Fertigungsausführungssoftware, um eine Flotte von S100-3D-Druckern zur Herstellung der Teile zu verwalten.

Wenn ich über HP schreibe, bin ich immer wieder erstaunt, wie schnell es den AM-Markt erobert hat. Offensichtlich decken seine Produkte nicht jeden Bereich der Branche ab, aber durch die Kombination aus Unternehmensstärke und technologischem Einfallsreichtum hat das Unternehmen ein breites Partnernetzwerk für die Massenproduktion großer Mengen aufgebaut. Minec erklärte, dass seine Kunden in den ersten fünf Jahren nach HPs Einstieg in AM 100 Millionen Teile 3D-gedruckt haben. In den letzten 12 Monaten haben sie jedoch 75 Millionen Exemplare in 3D gedruckt. Mit diesen neuesten Produktangeboten wird deutlich, dass das Unternehmen gerade erst in Fahrt kommt.

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