Projekt Polyline to pierwsze udane wdrożenie na dużą skalę zautomatyzowanej linii do produkcji przyrostowej z tworzyw sztucznych. Produkcja seryjna za pomocą druku 3D stała się rzeczywistością w kampusie wytwarzania przyrostowego BMW.
Finansowany przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań na kwotę 10,7 mln € projekt rozpoczął się w 2020 roku i zgromadził 15 partnerów przemysłowych i badawczych z Niemiec, którzy opracowali cyfrową linię produkcyjną do wytwarzania części z tworzyw sztucznych dla przemysłu motoryzacyjnego. Celem było uzupełnienie konwencjonalnych technik produkcji o druk 3D. Czterej partnerzy konsorcjum — BMW, EOS, Grenzbach i DyeMansion ogłosili w listopadzie 2023 r., że ich trzyletni projekt pilotażowy zakończył się sukcesem.
O Polyline
Po zakończeniu pilotażu linii produkcyjnej Polyline BMW zamierza w dalszym ciągu wykorzystywać zautomatyzowany przepływ pracy do produkcji części z tworzyw sztucznych dla przemysłu motoryzacyjnego, uzupełniając swoje techniki obróbki i odlewania. Partnerzy uważają, że ponieważ linia produkcyjna Polyline jest niezależna od systemu, można ją dostosować do potrzeb innych branż niż motoryzacyjna.
„Obecne drukarki są szybkie. Wkrótce będą jeszcze szybsze” – komentuje dr Blanka Szost-Ouk, dyrektor ds. wytwarzania przyrostowego, rozwoju wstępnego i planowania w BMW Group. „Dlatego logicznie rzecz biorąc, koszt części na jednostkę będzie tańszy, ale zadania do druku 3D musiałyby być częściej zmieniane. Zautomatyzowany łańcuch procesów Polyline pasuje do drukarek nowej generacji i naszych standardowych wymagań produkcyjnych, jest rozwiązaniem niezależnym od systemu ze względu na ustandaryzowane interfejsy, co ma kluczowe znaczenie dla zwiększania skali produkcji przyrostowej” – dodaje Szost-Ouk.
„Automatyzacja jest jednym z kluczowych czynników naszej strategii, umożliwiającym integrację naszych systemów z zautomatyzowanymi liniami produkcyjnymi, takimi jak Polyline” – wyjaśnia Phillip Kramer, dyrektor techniczny DyeMansion. „A ważne jest, aby obniżyć koszt jednostkowy i zapewnić odpowiednią jakość w całym łańcuchu produkcyjnym”.
„Opracowaliśmy to w BMW dla przemysłu motoryzacyjnego” – stwierdził Fabian Krauß, dyrektor ds. systemów polimerowych w EOS – „a teraz możemy zaadoptować i dostosować do innych branż”.
Powtarzalne komponenty z tworzyw sztucznych wytwarzane addytywnie w technologii SLS
Firma BMW umieściła projekt w swoim kampusie wytwarzania przyrostowego w Monachium i przejęła koordynację działań różnych partnerów projektu.
Za druk 3D odpowiadał EOS — producent systemu do druku 3D SLS EOS P500. T właśnie na bazie tego urządzenia konsorcjum budowało linię produkcyjną AM Polyline. Ta przemysłowa drukarka 3D może być w pełni zautomatyzowana i zintegrowana, a poziom zależy od konkretnego zastosowania i może być specjalnie dostosowany do danej sytuacji. Urządzenie zapewnia maksymalną niezawodność, najwyższy poziom jednorodności, powtarzalności i odtwarzalności.
Proces produkcyjny inteligentnie i bezpiecznie połączony w sieć
„Główne zalety automatyzacji to zwiększenie produktywności i skrócenie przestojów zakładów, a także stworzenie bezpiecznego środowiska pracy dla pracowników” – wyjaśnia Oliver Elbert, szef produkcji przyrostowej w Grenzbach. Firma wniosła do projektu swoje know-how w zakresie inteligentnego i bezpiecznego połączenia procesów produkcyjnych w sieć. Obejmuje to rozwiązanie Exchange P500/4, które umieszcza się bezpośrednio przy drukarce 3D, aby automatycznie wymieniać mobilne komory konstrukcyjne, następnie chłodzić powstałe w nich wydruki 3D, a w kolejnym kroku kompletować je do dalszego przetwarzania i sortowania. Zautomatyzowany transport komór konstrukcyjnych odbywa się za pomocą bezpiecznego kontenera transportowego i pojazdu sterowanego automatycznie (AG) do zrobotyzowanej celi z robotami i KLT, które sortują powstałe części i przenoszą je do dalszej obróbki.
Ponadto centralnym elementem pakietu roboczego Grenzbach był wspólny rozwój zautomatyzowanych interfejsów sprzętu i oprogramowania klasy przemysłowej na wszystkich etapach procesu.
Zautomatyzowany postprocessing kluczem do jakości
DyeMansion, dostawca rozwiązań do postprocessingu dla przemysłowego druku 3D z polimerów, był odpowiedzialny za zapewnienie odpowiedniego wyglądu i tekstury zewnętrznych powierzchni drukowanych w 3D komponentów, aby były gładkie i przyjemne w dotyku. Technologia DyeMansion jest przeznaczona do wszystkich etapów postprodukcji — począwszy od odpylania, poprzez czyszczenie i wygładzanie do barwienia. Mówi się, że procesy DyeMansion są w pełni identyfikowalne, co zapewnia stałą jakość. Powershot Dual Performance spełnia wszystkie wymagania fizycznej automatyzacji, dzięki czemu może zapewnić postprodukcję w sposób ciągły, bez koniecznej obecności operatora.
„Powershot DUAL Performance został zaprojektowany z myślą o skali, dzięki czemu może obsłużyć dziesięć lub nawet więcej drukarek w produkcji, umożliwiając w ten sposób kompleksową fabrykę” – powiedział współzałożyciel i CTO DyeMansion — Philip Kramer.
Firmy AM zaangażowane w projekt Polyline prezentowały swoje produkty na targach Formnext 2023 we Frankfurcie wzbudzając największe zainteresowanie odbiorców.
