Digitalisierung und additive Technologien in der Produktion
SCHMEES ist im Mittelstand hervorragend aufgestellt. Mit vielen klugen, innovativen Köpfen bieten wir beste Voraussetzungen für eine digitalisierte Konstruktion und Produktion. Es gilt mehr denn je, die sich mit dem digitalen Wandel bietenden Chancen umzusetzen.
Digitalisierung als Basis
Digitale und additive Technologien sind die Voraussetzung zur Lieferung von Ersatzteilen, Kleinst- und Kleinserien „Just-in-Time“. Aber erst die Kombination aus konventionellen und additiven Verfahren ermöglicht es, die Grenzen und Restriktionen der reinen, additiven Produktion wie dem direkten 3D-Metalldruck aufzuheben.
Unsere Motivitaion ist, Systemanbieter bei der Erfüllung ihrer Aufträge in den unterschiedlichsten Bereichen mit unseren erstklassigen Produkten zu unterstützen.
Digitalisierung und Grundlagenermittlung
Wir übernehmen und optimieren digitale Konstruktionsdaten und bei Bedarf auch das Engineering und Projektmanagement. Hierzu erstellen wir von 2D-Zeichnungen 3D-Konstruktionen auf CAD Basis. Sind von vorhandenen Bauteilen keine Zeichnungen mehr vorhanden werden die Geometrien per Laserscan erfasst und in der digitalen Nachbearbeitung als Ausgangsmodell konstruiert.
Auswahl der passenden Verfahren
Bereits in der Konstruktionsphase werden verschiedene Bauteileigenschaften analysiert. Je nach Anforderung und Zielsetzung werden die Bauteile in Ihrer Topologie, angepasst an die Einsatzbelastungen, optimiert und verschiedene Fertigungsverfahren simuliert. Auch eine Substitution mit Geometrien, die bislang nur sehr aufwändig als Schmiede- und Schweißkonstruktionen herstellbar waren, wird untersucht. Die entstehenden Produkte sind deutlich präziser und kostengünstiger und stehen ihrer Verwendung schneller zur Verfügung.
Modellbau, Formen und Kerne
Durch 3D-Druck lassen sich selbst aufwändige Sandformen und Kerne in kurzer Zeit drucken. Neben der verkürzten Herstellungsdauer ist auch die Gestaltungsfreiheit weit weniger eingeschränkt als bei konventioneller Fertigung. Für den Feinguss eignen sich PMMA Modelle aus dem 3D-Printer. Die Wachsmodelle sind hochpräzise, da diese exakt nach den 3D-Daten ausgedruckt werden. Für Gussteile bis zu 6.000 kg drucken wir Sandformen auf Basis des Binderjetting-Verfahrens.
Für komplizierte Geometrien mit Hinterschneidungen nutzen wir eine Kombination aus konventionell hergestellten Formen und 3D-gedruckten Kernen.
Ausgehend von der ursprünglichen Geometrie berücksichtigen wir bereits in der Planung die optimale Kombination aus digitalen und konventionellen Verfahren.
Additive Verfahren im Formenbau:
- Polystyrol Modelle (Selektives Laser Sintern) -> Feinguss
- PMMA Modelle (Binderjetting) -> Feinguss mit feineren Oberflächen
- Gedruckte Sandformen (Binderjetting Sand) -> Sandguss
Reverse Engineering
Alte Bauteile, die in Fahrzeugen oder Maschinen zum Einsatz kommen, müssen häufiger gewartet und repariert werden. Auch die Verfügbarkeit der Ersatzteile wird mehr und mehr problematisch. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat sich das Reverse Engineering in Kombination mit additiver Fertigung etabliert.
Ersatzteile kopieren
Beim Reverse Engineering wird das vorhandene Bauteil umfassend analysiert und dessen Parameter wie Größe, Material und Oberfläche ermittelt. Das Bauteil wird digitalisiert und über Flächenrückführung ein CAD-Modell erzeugt. Aus diesem Datensatz kann nun unter Verwendung der digitalen Technologien 1:1 das gleiche Bauteil in dem ursprünglichen Verfahren hergestellt werden.
Im weiteren Verlauf können alle nötigen Prozessschritte durchgeführt werden und am Ende erhält man eine Kopie des Bauteils in der ursprünglichen Konstruktion mit den zugrundeliegenden Eigenschaften. Über die Qualifizierung des Herstellers lässt sich so eine alternative Fertigungslinie generieren.
Retrofitting
Retrofit beschreibt die Modernisierung und Optimierung bestehender Bauteile. Dieses Verfahren bietet viele Vorteile gegenüber dem einfachen Austausch durch ein identisches Bauteil. In vielen Fällen lässt sich die Effizienz und die Lebensdauer steigern, oder es können durch modifizierte Teile geänderte, gesetzliche Vorgaben erfüllt werden. Grundlage ist auch hier ein digitales Abbild des betreffenden Bauteils.
Gleiches Bauteil – bessere Eigenschaften
Mit den digitalen Daten wird eine FEM-Berechnung durchgeführt, bei der die Belastungsfälle, der die Konstruktion zu widerstehen hat, ermittelt werden.
Aus den Erkenntnissen lassen sich über weitere digitale Tools wie Topologieoptimierungssoftware eine optimierte Konstruktion entwickeln.
Hierbei kann auch die Verwendung alternativer Werkstoffe berücksichtigt werden. SCHMEES bietet hier den Vorteil, den klassischen Stahlguss mit modernen Produktionsmethoden zu verbinden.
In der Summe entsteht ein Ersatzteil, welches effizienter ist, höhere Belastungsfälle aushalten kann und somit eine bessere Performance als das Ausgangsbauteil erreicht.
Verfahrenssubstitution
Die Substitution, also die Überführung von Schmiede- und Schweißkonstruktionen in ein Gussteil bietet viele Vorteile in Bezug auf Standzeiten und Belastbarkeit. Durch die Substitution von Schweißkonstruktionen durch homogen gestaltete Gusskonstruktionen können unter Umständen Bauteilschwachstellen an den Schweißverbindungen vermieden werden.
Das Spektrum reicht hierbei vom Einzelteil bis zu Bauteilgruppen, beispielsweise für gepanzerte Lüftungsgitter, Teile von Fahrzeugwannen, Turmteile oder auch Teile von Turbinen werden in der Fertigung mit Präzision und höchstem Qualitätsanspruch hergestellt.
Strategien gegen Obsoleszenz
Nicht verfügbare Ersatzteile sind ein großes Thema im Bereich der wehrtechnischen Verwendungen. Die Ursachen hierfür sind äußerst vielfältig und natürlich auch in den langen Verwendungszeiträumen der Systeme begründet. Im Rahmen der Digitalisierung besteht heute schon die Möglichkeit, vorhandene Bauteile und Konstruktionen aus der analogen in die digitale Welt zu überführen.
Im militärischen Sektor können wir bei dem Thema Obsoleszenzen unsere Stärken ausspielen.
Für 1:1 Kopien obsoleter Bauteile nutzen wir die Methoden des Reverse Engineering, für eine Weiterentwicklung das Retrofitting.
