Viele Anwender des 3D-Drucks kennen das Problem: ein Bauteil wird erneut benötigt und soll möglichst schnell, identisch oder mit bestimmten Änderungen ein weiteres Mal gedruckt werden. Sind alle relevanten Daten des vorangegangenen Druckprozesses erfasst, übersichtlich archiviert und für die Beteiligten zugänglich, kann der Druckjob bei gleichen technischen Rahmenbedingungen relativ einfach erneut angestoßen werden.
Im betrieblichen Alltag – so die Erfahrung der Modellfabrik aus vielen Gesprächen mit Unternehmen – sind diese Voraussetzungen jedoch häufig nicht erfüllt. Mitarbeiter speichern Dateien lokal auf ihrem oder den Rechnern, auf denen auch die speziellen Programme für die Konstruktion oder die Druckersoftware installiert sind. Dann müssen die Daten erneut aufbereitet und ggf. Testdrucke angefertigt werden. Das kostet vor allem Zeit und steht damit im Widerspruch zu einem der großen Vorteile des 3D-Drucks. Vor diesem Hintergrund hat die Modellfabrik 3D-Druck in Jena auf Basis ihrer FDM®-Drucktechnik einen Demonstrator entwickelt, der vor allem für kleine Unternehmen zeigt, wie durch eine vergleichsweise einfache Automatisierung das Management von Druckjob-Daten unterstützt werden kann.
Technische Umsetzung
Kernstück ist eine „Daten-Prozesskette“, also ein Ablaufplan zur Erfassung, Verarbeitung und Visualisierung der unterschiedlichen Daten, die bei einem Druckprozess entstehen. Die technische Umsetzung erfolgte mit gängigen Hardware- und Open-Source-Software-Komponenten (siehe Abbildung). Genutzt werden darüber hinaus der Prozessüberwachungs- und der Cloud-Demonstrator der Modellfabrik sowie das mobile Lasersystem der Modellfabrik, wenn das gedruckte Bauteil anschließend mit einem QR-Code beschriftet werden soll.
Die Steuerung der Daten-Prozesskette und letztlich die Zusammenfassung aller relevanten Informationen zu einem Druckjob erfolgt über eine Anwendung, die mit der Programmiersprache Python erstellt wurde. Sie bereitet sämtliche Produktionsdaten des Bauteils in einem Bericht (Report) in Form eines PDF-Dokuments auf:
Abschließend werden diese Daten gemeinsam mit dem PDF-Report in einer Datenablage auf der Cloud gespeichert und eine E-Mail-Benachrichtigung mit dem Link zum entsprechenden Verzeichnis wird versendet. Der Versand dieser Benachrichtigungen sowie der Zugriff auf die Datenablage können individuell festgelegt werden. Dabei sind zum Beispiel unterschiedliche Adressaten (Bearbeiter, Mitarbeiter, Kunde), der Zugriff auf unterschiedliche Dokumente (nur PDF-Report, sämtliche auftragsrelevanten Daten) oder auch Zeitpunkte (Start und/oder Beendigung des Druckauftrages) möglich.
Vorteile der Lösung
Eine systematische Erfassung und Archivierung von Druckjob-Daten schafft für Unternehmen verschiedene Vorteile. Zum einen organisatorisch, denn sie ermöglicht eine effiziente Abwicklung von Wiederholungsdrucken, weil der Vorbereitungsaufwand deutlich reduziert werden kann. Zum anderen erleichtert eine umfassende Datenbasis die Optimierung von Druckprozessen und unterstützt die Weiter- und Neuentwicklungen von 3D-Druck-Bauteilen.
Wird der QR-Code, der den Link zur Dateiablage verschlüsselt, auf dem gedruckten Bauteil mit Hilfe einer Laserbeschriftung aufgebracht, können dem Bauteil alle relevanten Informationen zu seiner Entstehung mitgegeben werden. So lassen sich u.a. die Druckeinstellungen (Dauer, Positionierung und Lage auf der Bauplattform, Drucktemperaturen) leicht nachvollziehen, was Rückschlüsse auf die Haltbarkeit oder mögliche Ursachen für Abnutzungserscheinungen des Bauteils ermöglicht. Denkbar ist auch der Einsatz zur Unterstützung der innerbetrieblichen Logistik. Druckt ein Unternehmen zum Beispiel seine Transportbehälter selbst, können über den Scan des QR-Codes pro Transportvorgang Erfahrungswerte zur Lebensdauer gesammelt und Transportschäden systematisch ausgewertet werden. Damit wird der Austausch bzw. ein Neudruck besser planbar bzw. können Ideen für Anpassungen der Konstruktion oder der Druckeinstellungen abgeleitet werden.
Geplante Erweiterungen
Der Demonstrator wird laufend erweitert. So ist aktuell die Nutzung der Lösung auch für Drucktechnik anderer Verfahren wie die Stereolithographie-Anlagen im Fachgebiet Fertigungstechnik/-automatisierung in Vorbereitung. Weiterhin entsteht ein Toolkit, das eine ausführliche Beschreibung zur Umsetzung und Anpassung der Lösung sowie Unterstützung für die Einbindung der Open-Source Software-Komponenten enthält. Damit können Unternehmen die Anwendung mit überschaubarem Aufwand in ihr 3D-Druck-Umfeld übertragen.
Die Grafik zeigt die technische Umsetzung des Demonstrators 3D-Druck-Datenmanagement
Die Grafik zeigt die technische Umsetzung des Demonstrators 3D-Druck-Datenmanagement
