NX brengt ontwikkeltijd bij AM-specialist terug van weken naar dagen

Industrialisatie van additive manufacturing met geïntegreerd design, productie en kwaliteitsborging.

Lightway is een jong, dynamisch en innovatief bedrijf gevestigd in het Duitse Niederzissen. Als een van de weinige bedrijven in Duitsland die in-house expertise biedt op het gebied van ontwerp, 3D-metaalprinten, CNC-bewerking en robotica, bevindt Lightway zich in een unieke positie om precisie-onderdelen aan zijn klanten te leveren.

‘3D-metaalprinten inspireert ons elke dag met zijn ongelooflijke ontwerpvrijheid en mogelijkheden voor gewichtsbesparing’, zegt Thomas Hilger, algemeen directeur en eigenaar van Lightway. ‘Klanten komen bij ons met problemen of vragen over additive manufacturing. Lightway helpt bij het hele proces, van het eerste idee tot het uiteindelijke geoptimaliseerde ontwerp voor additive manufacturing, evenals de uiteindelijke bewerking en afwerking. We adviseren elke klant individueel over elk project en bieden de volledige procesketen van additive manufacturing op één plek.’

Het team van experts van Lightway past zijn kennis, ervaring en technische expertise toe op de industrialisatie van additive manufacturing (AM). Ingenieurs, technici en projectmanagers van Lightway houden van uitdagende en innovatieve projecten en zetten zich volledig in voor de ontwikkeling van alternatieve toepassingsgebieden van AM-technologie.

De klanten van Lightway komen uit een breed scala van industrieën, waaronder mechanische en fabrieksengineering, elektrotechniek, auto-industrie, gereedschapsmachines, lucht- en ruimtevaart, en medische technologieën. Veel van de componenten die Lightway verwerkt, zijn mechanische onderdelen die worden gebruikt voor koeling, verwarming of leidingen (bijvoorbeeld nozzles of complexe behuizingen). Het bedrijf produceert ook veel lucht- en ruimtevaart- en automobielcomponenten zoals houders, sensoren, scharnierelementen, prototypeonderdelen en componenten voor racewagens.

Additive manufacturing combineren met CNC-bewerking

Lightways proces combineert 3D-printen met computer numerical control-bewerking (CNC), waardoor nog beter kan worden gebruikgemaakt van de voordelen en mogelijkheden van het additieve proces. Om dynamische verwerking en korte levertijden te halen, is de productiefaciliteit van Lightway uitgerust met hoogwaardige AM-systemen van EOS – een belangrijke leverancier van 3D-printapparatuur – en met geavanceerde 5-assige bewerkingscentra van DMG MORI.

Voor AM en computer-aided design and manufacturing (CAD/CAM) vertrouwt Lightway op NX-software, die deel uitmaakt van het Xcelerator-portfolio van geïntegreerde oplossingen en diensten van Siemens Digital Industries Software.

Geïntegreerde oplossingen voor de hele procesketen

Met AM-specifieke mogelijkheden en geïntegreerde CNC-programmeertools ondersteunt NX volledig de geïntegreerde interne procesketen van Lightway. ‘We gebruiken Siemens NX voor het hele proces’, zegt Ingo Müller, projectengineer bij Lightway. ‘We zijn erg onder de indruk van de ontwerpmogelijkheden voor additive manufacturing. Van de eenvoudigste componenten tot de meest complexe geometrieën, met topologie-optimalisatie, roosterstructuren en vrije-vormoppervlakken, alles kan binnen slechts één enkel softwarepakket worden gedaan.’

Ontwerp voor additive manufacturing

NX bevat tools die Lightway helpen om ontwerpen aan te passen voor het additieve proces, inclusief ontwerpregelcontroles die problemen identificeren zoals overhangen en delen van het ontwerp die ondersteunende structuren nodig hebben. Het geïntegreerde roostergereedschap maakt het gemakkelijk om roosterstructuren te gebruiken als onderdeel van het ontwerp om lichtgewicht componenten te leveren zonder daarbij de structurele integriteit in gevaar te brengen. Het generatief ontwerp en de topologie-optimalisatietechnologieën in NX stellen Lightway in staat om complexe vormen te ontwerpen die voldoen aan parameters zoals sterkte-gewichtsverhoudingen, efficiënt materiaalgebruik en temperatuur-, druk- en krachtbereiken. Veel ontwerpen van Lightway-klanten zijn onmogelijk te vervaardigen met behulp van traditionele productietechnologieën.

‘Siemens is een van de pioniers op het gebied van softwareoplossingen voor additive manufacturing’, zegt Hilger. ‘We gebruiken deze expertise en werken vanaf het begin met de state-of-the-art NX-software van Siemens.’

‘We zien duidelijk het voordeel van de NX AM-module, met ondersteuningsstructuurgeneratie voor componentpatroonvorming en associatieve componentupdates voor productie’, zegt Pascal Schäfer, technisch manager bij Lightway. ‘Als er kleine wijzigingen optreden, hoeven we niet alles opnieuw te doen, het wordt gewoon automatisch bijgewerkt.’

Lightway gebruikt een door Siemens ontwikkelde softwaremodule die NX AM integreert met de 3D-printers van het bedrijf, waardoor technici printopdrachten kunnen voorbereiden die specifiek zijn voor EOS-apparatuur zonder dat ze daarvoor de NX AM-omgeving hoeven te verlaten. Gebruikers kunnen een EOS-printer selecteren, NX-componenten toevoegen, positioneren, oriënteren en ondersteunen, bouwstrategieën specificeren en printerspecifieke taakbestanden genereren. ‘De EOS-printintegratie versnelt ons proces enorm’, zegt Schäfer.

Afwerking met CNC-frezen

Voor Lightway is CNC de perfecte aanvulling op 3D-metaalprinten. Met de verspaning in eigen huis kan het bedrijf de kwaliteit van de nabewerking beïnvloeden en snellere levertijden bieden aan zijn klanten. Een van de CNC-bewerkingscentra is een universele freesmachine voor 5-assige simultane bewerking. Snelle verplaatsingen en hoge draai-zwenksnelheden zorgen voor dynamische verwerking en korte productietijden.

Lightway-ingenieurs gebruiken de geavanceerde NC-programmeertools van NX om programma’s te genereren voor het nabewerken van de componenten die met AM zijn geproduceerd. ‘Om ondersteunende structuren op de freesmachine te verwijderen, gebruiken we de modernste technologieën zoals simultane 5-assige bewerking, die Siemens NX ondersteunt’, zegt Schäfer. ‘Hierdoor kunnen we eenvoudig de meest geavanceerde freesprocessen toepassen. Voor additive manufacturing beschikken we ook over onbemande productie. Hiervoor gebruiken we NX-robotica om ’s nachts de juiste robotica klaar te maken voor de freesmachine.’

Focus op kwaliteit

Kwaliteitsborging beschouwt Lightway als een van zijn belangrijkste taken. Omdat de kwaliteitseisen voor complexe componenten hoog zijn, gebruikt het bedrijf geavanceerde optische en tactiele coördinaatmeetmachines (CMM’s) om componenten na afwerking te inspecteren. NX ondersteunt de nadruk op kwaliteit met programmeermogelijkheden voor geautomatiseerde inspectie. De software leest onderdeelgeometrie en annotaties op 3D-modellen en herkent kenmerken en toleranties om efficiënt inspectieprogramma’s te creëren en te valideren.

Snellere reactie op verzoeken van klanten

‘Door NX in de hele procesketen te gebruiken, zijn we veel flexibeler in de productie van componenten’, zegt Schäfer. ‘We kunnen sneller reageren op verzoeken van klanten. Al onze gegevens worden automatisch gekoppeld. De apparaten, de AM-module, de CAM-programmering – alles wordt automatisch bijgewerkt.’

Van weken naar dagen

‘Met NX zijn we in staat om het hele productieproces in kaart te brengen, van ontwerp en CAM-programmering tot additive manufacturing en kwaliteitsborging, met slechts één softwarepakket’, zegt Hilger. ‘We kunnen componenten ontwikkelen die met andere CAD-programma’s niet mogelijk zouden zijn. We waren in staat om binnen tien dagen een nieuw onderdeel te maken van het eerste idee tot een kant-en-klaar component. Met ons vorige proces zou dit enkele weken hebben gekost.’

Dit artikel is geschreven door Siemens Digital Industries Software.