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IPPSLaBeM – Intelligente Produktionsplanung und -steuerung für das Laser-Beam-Melting

  • Das Forschungsvorhaben IPPSLaBeM – Intelligente Produktionsplanung und -steuerung für das Laser-Beam-Melting – zielte darauf ab, einen automatisierten und optimierten Lösungsansatz für betriebliche Anwendungssysteme zu entwickeln, welcher die spezifischen Anforderungen der additiven Fertigung (AM) erfüllt. Ziel war es, den manuellen Aufwand für die Produktionsplanung signifikant zu reduzieren und die Kosten von Laser-Beam-Melting-Bauteilen durch eine erhöhte Maschinenauslastung zu verringern.

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Metadaten
Author:Antoine GaillardORCiD, Johannes Helmholz, Sebastian Rößler, Nico Wahl, Tobias SchröerORCiDGND, Maximilian Vogt
DOI:https://doi.org/10.34657/18072
Publisher:FIR e. V. an der RWTH Aachen
Place of publication:Aachen
Document Type:Report
Language:German
Date of Publication (online):2024/12/03
Date of first Publication:2024/10/31
Contributing Corporation:Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT, Hamburg-Bergedorf
Release Date:2025/07/08
Tag:02; AI; Aachener PPS-Modell; Additive Manufacturing; Auftragsabwicklung; KI; Laser-Beam-Melting; Produktionsplanung; additive Fertigung
Page Number:57 S.
Note:
Laufzeit:
01.05.2022 – 30.04.2024

Förderkennzeichen:
22460 N 

Förderhinweis:
Das IGF-Vorhaben 22460 N der Forschungsvereinigung FIR e. V. an der RWTH Aachen wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Note:
Ausgangssituation:
Die industriell relevanteste 3D-Druck-Technologie für Metallbauteile ist das Laser-Beam-Melting (LBM), welches insbesondere zur Herstellung komplexer Bauteile geeignet ist. Allerdings scheitert die wirtschaftliche Anwendung der Technologie in vielen Fällen an den hohen Bauteilkosten. Aufgrund der vergleichsweise hohen Investitionskosten und geringen Aufbauraten ist die Produktionszeit (Maschinenstundensatz) der größte Kostenfaktor von LBM-Bauteilen. Daher haben Unternehmen ein großes Interesse daran, die Maschinenauslastung zu maximieren. In der Praxis liegt die durchschnittliche Maschinenauslastung derzeit jedoch bei unter 60 Prozent. Aufgrund des hohen Individualisierungsgrades der Baujobs sowie der komplexen Zusammenhänge zwischen Baujobzusammensetzung, Fertigungszeit und weiteren Betriebsfaktoren (z. B. Planung und Durchführung vor- und nachgelagerter Bearbeitungsschritte, Personalverfügbarkeit) ist die Maschinenauslastung durch manuelle Planung nur schwer zu verbessern. Gleichzeitig erfordert die manuelle Planung einen hohen personellen Aufwand. Daher sind automatisierte Planungsansätze notwendig, um die Anlagenauslastung zu steigern und dadurch die Kosten zu reduzieren. Zusätzlich kann durch eine automatisierte Fertigungsplanung schnell und flexibel auf sich ändernde Rahmenbedingungen (z. B. Anlagenstörung, Eilaufträge) reagiert werden.

Aktuell können klassische Produktionsplanungssysteme aufgrund der spezifischen Eigenschaften und Anforderungen der additiven Produktionstechnologien (u. a. Fertigung in Baujobs, Abhängigkeit der Produktionszeit von konkreter Baujobzusammensetzung, Auswirkungen auf Nachbearbeitungsprozesse) nicht zielgerichtet bei AM-Dienstleistern verwendet werden.

Projektergebnis:
Um die Auftragsabwicklung von LBM-Dienstleistern effizienter zu gestalten, wurde im Rahmen des Forschungsprojekts ‚IPPSLaBeM‘ ein angepasster Auftragsabwicklungsprozess auf Basis des Aachener PPS-Modells entwickelt. Er zielt darauf ab, die Auftragsabwicklung entlang etablierter Best Practices systematisch zu strukturieren und dadurch Effizienz, Transparenz und Wirtschaftlichkeit zu steigern. Eine Orientierung am Referenzprozess ermöglicht nicht nur eine Senkung der Kosten durch verbesserte Prozessqualität, sondern eröffnet auch neue Chancen für die Digitalisierung und Prozessautomatisierung.

Zur Integration der theoretischen Ansätze in den betrieblichen Ablauf wurde ein Leitfaden entwickelt. Er befähigt LBM-Dienstleister, ihre bestehenden Auftragsabwicklungsprozesse gezielt anhand des Referenzmodells anzupassen. Durch praxisnahe Handlungsempfehlungen unterstützt der Leitfaden KMU dabei, ihre gewachsenen Strukturen zu hinterfragen, zu transformieren und eine Grundlage für die digitale Transformation zu schaffen.
Note:
Projektpartner:
    Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT, Hamburg-Bergedorf

Assoziierte Partner:
    3YOURMIND GmbH, Berlin
    aiXbrain GmbH, Aachen
    AMFG, London, Großbritannien
    APWORKS GmbH, Taufkirchen
    AUTHENTISE, Philadelphia, Russland
    INPECA GmbH | BÖLLINGER GROUP, Übach-Palenberg
    Center Connected Industry, Aachen
    DFA Demonstrationsfabrik Aachen GmbH, Aachen
    DUALIS GmbH IT Solution, Dresden
    enesty gmbh, Hartha
    EOS GmbH, Krailling / München
    Flux MES GmbH, Sinsheim
    GKN Powder Metallurgy Engineering GMBH, Bonn
    H & H Gesellschaft für Engineering und Prototypenbau mbH, Hamburg
    Hexagon Metrology GmbH, Wetzlar
    LIGHTWAY GmbH, Niederzissen
    OC Oerlikon Management AG, Pfäffikon, Pfäffikon, Schweiz
    PROTIQ GmbH, Blomberg
    PSI Automotive & Industry GmbH, Berlin
    Rapidobject GmbH, Leipzig
Institute / Department:FIR e. V. an der RWTH Aachen
Produktionsmanagement
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften
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