Gradivo

Mednarodni projekt: Načrtovanje in implementacija kompleksnega sistema za spremljanje procesa hibridne aditivne proizvodnje

Skupina stroka.si do konkretnih rezultatov na razpisu vseevropske mreže Pulsate

V Skupini stroka.si smo bili konec leta 2022 uspešni na razpisu mreže Pulsate, v okviru katerega v konzorciju sodelujemo s podjetjema Balmar d.o.o. in DISTech Disruptive Technologies GmbH iz Avstrije. Redna mesečna usklajevanja potekajo z mentorjem iz inštituta Fraunhofer IWS iz Nemčije. Mreža PULSATE je zasnovana in namenjena spodbujanju uvajanja napredne laserske ter aditivne proizvodne tehnologije (LBAAM), ki bo omogočila digitalizacijo različnih področij v evropskih industrijah (vesoljska, avtomobilska, letalska ... ).

Osnovna nit razpisa je podpora projektom na področju 3D gradnje kovinskih materialov s pomočjo laserskega žarka. Ideja prijavljenega projekta je v načrtovanju in implementaciji sistema za podporo tovrstnem procesu 3D gradnje kovinskih materialov. Le ta pa je lahko sestavljen tudi iz več podprocesov (posteljna gradnja, lasersko navarjanje, CNC obdelava).

Tiskanje kovinskih delcev s procesom aditivne proizvodnje (AM) vključuje nanašanje kovinskega prahu na osnovno ploščo v plasteh, s pomočjo laserskih žarkov. Pristop omogoča prilagodljivost in izdelavo zapletenih geometrij, ki so se prej z uporabo tradicionalnih proizvodnih tehnik zdele nemogoče.

Če poenostavljeno povemo, gre v okviru razpisa za spremljanje vseh parametrov pri tovrstni gradnji kovinskih materialov. Rezultat je digitalni dvojček (digital twin) posameznega procesa v obliki spletne aplikacije. Ker imamo vse podatke o procesu, to na eni strani poveča transparentnost poročil, po drugi strani pa omogoča ponovljivost procesa in izvedbo naknadnih analiz. Razpis je dobra priložnost za mednarodno povezovanje podjetij in nosi veliko težo na mednarodnem trgu.

Cilj je bil razvoj spletne aplikacije za podporo celotnemu procesu proizvodnje in vzpostavitev oblačne infrastrukture (celoten sistem je postavljen v oblačni storitvi Azure) za zbiranje velike količine podatkov iz senzorjev. Digitalno orodje smo poimenovali DIGI-H-AM.

Proces izgradnje izdelka je sestavljen iz predpriprave (nastavitve parametrov, zasnove 3D datoteke z modelom, izbiro prahu) in dejanskega procesa tiska s pomočjo kovinskega prahu. Tekom takšnega procesa gradnje končnega izdelka, ki lahko traja tudi več kot 20 ur, s pomočjo naše aplikacije spremljamo dušik, kisik, temperaturo in vlažnost na stroju.

Strojni modul je plod razvoja na strani DISTech GmbH, zajem podatkov in protokol za izmenjavo z oblakom Azure, pa smo definirali skupaj. Hkrati beležimo še ostale podatke samega procesa: uporabljene nastavitve stroja, podrobnosti produkta, podatke o osnovni plošči, rezultate procesa preverjanja kakovosti, kemijsko sestavo prahu za gradnjo ...).

Osrednja hramba tovrstnih podatkov je Influx Cloud. Gre za tehnologijo, ki jo v podjetju dobro obvladujemo in imamo interno ekipo z ustreznimi znanji za njen razvoj. Smo tudi področni partnerji podjetja InfluxData (več o rešitvi influxDB). Ključne so bile tudi izkušnje s preteklih projektov digitalne transformacije (Digitalizacija podjetja TAB d.d.), saj bi bil v nasprotnem primeru razvoj glede na kompleksnost danega področja in prepleta različnih znanj težko izvedljiv.

Kako naprej?

Digitalno orodje DIGI-H-AM je uvedeno pri konzorcijskem partnerju DISTech v Avstriji, ravnokar pa ga pilotno testirajo tudi na inštitutu Fraunhofer IWS v Nemčiji. Na podlagi povratnih informacij bomo orodje nadgradili, imamo pa tudi začrtano pot glede nadaljnjega razvoja. Eden izmed ključnih modulov v prihodnosti bo povezava z namensko kamero, s pomočjo katere bomo zajeli fotografijo za vsako narejeno plast, kar načrtujemo, da bo prineslo več kot 5000 visoko kakovostnih fotografij.

V nadaljevanju projekta se bo zgradil prediktivni model, ki bo sproti odkrival morebitne napake v materialu oziroma gradnji končnega izdelka. V okviru hibridne gradnje bomo poleg procesa posteljne gradnje (PBF) podprli tudi proces gradnje DED (directed energy decomposition), kar je že v teku, saj se nahajamo v fazi načrtovanja funkcionalnosti na rednih tehničnih usklajevanjih z DISTech GmbH in Balmar d.o.o.