Regeneration von Produkt- und Produktionssystemen durch Additive Repair & Refurbishment
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BMBF-Fördermaßnahme
„Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft –
Innovative Produktkreisläufe (ReziProK)“
Regeneration von Produkt- und Produktionssystemen
durch Additive Repair & Refurbishment
Jonas Brinker
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
Smart Enterprise Engineering
ReziProK Transferkonferenz
am 23. und 24. Juni 2022
im Tagungswerk, Berlin
Ausgangslage im Maschinenbau
Maschinenbauer
Kunde
Kunde
Kunde
Kunde
Servicepartner
• Einsatz moderner Technologien transformiert das klassische Aftermarket-Geschäft
• Ablöse physischer Wegstrecken durch virtuelle Datenübertragung
ØEntwicklung neuer Geschäftsmodelle und datengetriebener Services für
mehr Nachhaltigkeit im mittelständischen Maschinenbau
24. Juni 2022; 2
Zielsetzung
Einsatzmöglichkeiten durch additive
Reparatur von Ersatzteilen Servicekonzepte für die Integration
von Additive-Repair-Services
Regenerationsstrategien und
Prozessketten für MAR/R Bewertung hinsichtlich
ökonomischer und ökologischer
Entwicklung von Entscheidungs- und Potenziale
Prozessunterstützung
Entwickler Kunde Hersteller- Kunde
(Produkt- & Servicemodell) (Produzent) Teleservice (Produzent)
Tailored Service/
MAR/R-Strategie Servicemodell Maschinen- Automatische Kundenindiv. Sicherer Transfer 3D-Druck Angeleiteter Ein-
entwickeln entwickeln störung Fehlerdiagnose Lösungsangebot CAD-Daten Reparatur bau Ersatzteil
24. Juni 2022; 3
Demonstrator-Bauteile Additive Repair
Tiefziehwerkzeug Winkelhebel Gabelbrücke
• Bauteilklassifikation
zur Identifikation
geeigneter Bauteile
• Auswahl geeigneter
Komponenten, um
Machbarkeit und Achsschenkel Radträger
Vorteile der Reparatur
zu untersuchen
• Belastungstests, um
Haltbarkeit zu
evaluieren
24. Juni 2022; 4
Prozesskette
Technischer Additive Repair Prozess
Fixierung in Anlage &
Vorbereitung Daten Vorbereitung Bauteil Fertigungsvorbereitung Additiver Materialauftrag
Maschine
Nachbearbeitung &
Prüfung
• Prozesskette der Additiven Reparatur am
Beispiel des Tiefziehwerkzeuges
• Entwicklung eines (Case-based)-
Recommenders für Prozessketten
24. Juni 2022; 5
Automatisierung
Assistenzsystem Schnittebenengenerator
• Auswahl geeigneter Schnittebene für Reparatur ØAusgabe: CAD-Modell für
Bauteilvorbereitung &
• Kalkulation möglicher Varianten (Material-,
Zeitaufwand, Kosten) auf Basis von STL-Datei für Materialauftrag
CAD-Modell & Schaden
The analysis of the component was
successful.
The smallest possible volume to be
removed was found.
+
Radträger_Schnittebene.ipt Radträger_Reparaturvolumen.stl
24. Juni 2022; 6
Ökologische Bewertung
Zweigeteilte Bewertung
• Additive Reparatur anhand der Daten aus der Demonstrator-Reparatur
• Vergleich physischer vs. virtueller Lieferstrecke
Additive Reparatur
• Hotspots vor allem bei Pulverproduktion &
Energieeintrag während der Reparatur
Ø Bilanz der eigentlichen Reparatur kann nicht positiv
sein im Vergleich zur Massenfertigung
Ø Stellschrauben können optimiert werden,
aber frühzeitigere Berücksichtigung des gesamten
Produktlebenszyklus
24. Juni 2022; 7
Entscheidungs- und Prozessunterstützung
• Auswahl zwischen Austausch und Reparaturstrategie auf Kostenbasis
(Produktion/Reparatur, Logistik, Ausfälle)
• Modellierung als Dynamic Facility Location Problem, mit dem die
Ersatzteilversorgung aus konv. Lagern und additive Reparaturstationen
optimiert wird Bildquelle: https://mobile-smart-factory.com/key-features/
T=1 T=2
Standort für
Verlegung der
mobile AR Stationen
AR Station zu
Beginn von T=2
Konventionelles
Lager
Kunde /
Ersatzteilbedarf
24. Juni 2022; 8
Service Tailoring
Ausschnitt aus B2B-Elements of Value
• Servicevorfälle sollten individueller Absprache mit
dem Kunden behoben, bspw.
– Wie zeitkritisch ist das Problem?
– Welches Know-How ist vorhanden?
– Welche Risiken bestehen bei der Fehlerbehebung?
• Jede Lösungsalternative hat einen
mehrdimensionalen, individuellen Wert für den
Kunden
Ø Auswahl möglicher Alternativen auf
Ressourcenbasis (Know-How, Teilverfügbarkeit etc.)
und individuelle Konfiguration einer Lösung statt
„pauschalem Expressversand“
24. Juni 2022; 9
Key Statements & Anschlussfähigkeit
Key Statements
• Einsatzmöglichkeiten für Metal Additive Repair & Refurbishment (AR&R) sind stark von
individuellen Rahmenbedingungen abhängig und in mehreren Dimensionen zu bewerten.
• AR&R sollte in bestehende Servicekonzepte eingebunden und schon bei der Konstruktion
berücksichtigt werden, um Vorteile über ein Bauteil hinaus zu erzielen (bspw. für längere
Nutzungsdauer des Produkes).
• Automatisierung und Bereitstellung von Expertenwissen sind für den breitenwirksamen
Einsatz notwendig.
Geplante und laufende Folgeaktivitäten:
• Forschungsantrag: Schließen von Materialkreisläufen durch Funkenerodieren von Reststücken,
um Pulver für Additive Reparatur zu erzeugen
• Folgeprojekt Design for Circularity: Gestaltung von kreislauffähigen Produkten duch
Automatisierung von LCAs im Produktentwicklungsprozess
24. Juni 2022; 10Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Jonas Brinker
DFKI, Smart Enterprise Engineering
Parkstraße 40
49080 Osnabrück
jonas.brinker@dfki.de
+49 541 3860504816
24. Juni 2022; 11Sie können auch lesen
