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maschine+werkzeug 02/2019

»Ein Operator bedient bei uns 8 bis 15 Maschinen.«

Extra Industrie 4.0

Interview – Daniel Cohn, Geschäftsführer Deutschland bei Protolabs, erklärt, welche Bedeutung Industrie 4.0 für Protolabs hat und worin die Grenzen der Digitalisierung derzeit liegen.

Daniel Cohn, Geschäftsführer Deutschland bei Protolabs in Kirchheim bei München. Bild: maschine+werkzeug

Herr Cohn, beschreiben Sie bitte kurz das Tätigkeitsfeld von Protolabs.

Protolabs ist ein weltweit tätiger Hersteller von kundenspezifischen Prototypen und in Kleinserienfertigung produzierten Bauteilen. Unsere angebotenen Fertigungstechnologien sind der 3D-Druck, die CNC-Bearbeitung und der Spritzguss.

Wer sind die Kunden von Protolabs?

Hersteller aller Größen und Branchen zählen zu unserem Kundenkreis. So arbeiten wir beispielsweise sehr eng mit Tesla, SpaceX, Universitäten wie dem MIT oder auch Einmann- und Familienunternehmen zusammen. Daher ist es immer wieder spannend, durch die Produktion zu gehen und sich zu fragen, für was das eine oder andere Bauteil gut ist.

Wie begann es mit Industrie 4.0?

Industrie 4.0, früher noch Rapid Manufacturing genannt, war die Gründungsidee hinter Protolabs. Larry Lukis, ein Softwareentwickler, sah sich 1999 den Spritzguss an und stellte fest, dass der gesamte Prozess aufgrund der vielen Handarbeit relativ umständlich ist. Daraufhin hat er angefangen zu programmieren und im gleichen Jahr noch ›Proto Mold‹ gegründet, so hieß Protolabs bis 2009. Die Geschäftsidee war, ein Portal zu schaffen, in dem der Kunde seine CAD-Zeichnungen hochlädt und dann ein Algorithmus den Prozess von der Angebotserstellung über die Fertigung bis zum Endprodukt automatisiert steuert. 2003 kam dann die CNC-Fräsbearbeitung und 2014 der 3D-Druck hinzu, da Protolabs als ›Digital Manufacturer‹ auch die neuesten Technologien anbieten wollte. Derzeit verfügt jede Fertigungstechnologie über ihr eigenes, spezialisiertes Kundenportal.

Wie sieht der Bestellvorgang aus?

Der Kunde lädt einen Datensatz im Portal hoch. Jetzt wird die Software aktiv und stellt sicher, dass der Kunde sofort ein Feedback zur Machbarkeit seines Bauteils bekommt. Dazu überprüfen Algorithmen die technische Zeichnung – analysieren etwa, ob die Wandstärken passen und die Hinterschneidungen formbar sind. Wir nennen das ›Design for Manufacturing‹. Ist es produzierbar, erhält er sofort einen Preis für unterschiedliche Stückzahlen und kann die Bestellung absetzen.

Was passiert dann?

Bei 99,9 Prozent der herkömmlichen Spritzgussfertiger setzt sich jetzt ein Designer hin und konstruiert das Werkzeug. Diesen Schritt automatisiert bei Protolabs eine auf einem Algorithmus basierende Software. Bevor das Produkt aber in die Produktion geht, erfolgt bei jedem Bauteil noch ein Plausibilitätscheck durch einen Ingenieur. Die CAM-Programmierung erledigt auch ein Algorithmus – bei nicht komplexen Bauteilen sogar zu 100 Prozent. Bei komplexen Teilen greift ein Ingenieur ein und optimiert das Programm. Das NC-Programm geht direkt in den Arbeitsvorrat eines Operators und der Auftrag wird ihm im Auftragsvorrat auf einem Monitor angezeigt. Jetzt weiß er, dass beispielsweise die Maschine 17 mit dem Block XY bestückt werden muss.

Und dann kann es losgehen?

Ja, den Rohling nimmt er dann aus einem Kanban-geführten Regal, spannt ihn in die CNC-Maschine und die Fertigung beginnt. Das Werkzeug wird dann fertiggestellt und geht am Ende in den Spritzguss. Insgesamt ergibt sich durch die Automatisierung eine erhebliche Reduktion der Bearbeitungszeit. Ein Operator bedient zwischen 8 und 15 Maschinen – je nachdem, um welche Fertigungstechnologie es sich handelt. Bei komplexeren Bauteilen, bei denen mehrere Verfahren kombiniert werden, steuert ein ERP-System innerhalb unserer Prozessketten im MES-System die Fertigung.

Wie lange muss der Kunde auf sein Bauteil warten?

In der Regel beginnt die Produktion nach wenigen Stunden. Bei geringer Anzahl und geringer Komplexität versenden wir innerhalb eines Tages die ersten Teile an den Kunden. Im Spritzguss- oder der CNC-Bearbeitung beträgt die Lieferzeit normalerweise 1 bis 15 Tage. Im 3D-Druck sind es 1 bis 7 Tage – je nach Größe. Wir hatten schon Kunden, die nach zwei Stunden Änderungen am Bauteil vornehmen wollten. Ihnen mussten wir dann leider mitteilen, dass das Teil bereits produziert wird.

Gibt es ein Assistenzsystem, das dem Kunden ein Herstellungsverfahren für sein Bauteil empfiehlt?

Das gibt es momentan noch nicht, ist aber für die Zukunft geplant. Da es viele Graubereiche gibt, empfehlen wir den Kunden derzeit unsere Whitepapers und Designempfehlungen, welche wir unverbindlich und frei auf unserer Homepage zur Verfügung stellen, zu nutzen, um die richtige Fertigungstechnologie zu finden. Hier kommt auch unser Plausibilitätscheck zum Tragen. Sollte die Technologie nicht zum Bauteil passen, nehmen unsere Experten Kontakt zum Kunden auf und finden gemeinsam heraus, welches Verfahren sich am besten eignet.

Expertenwissen bleibt also auch künftig unerlässlich?

Beim digitalen Manufacturing gibt es immer Grenzfälle, bei denen ein Mensch noch mal ein Auge drauf werfen sollte, obwohl sich momentan etwa 90 Prozent aller Fälle vollautomatisch erledigen lassen. Für die restlichen 10 Prozent braucht es Expertenwissen. Das bedeutet, dass sich die Aufgaben für die Menschen verändern. So haben wir beispielsweise rund 120 Softwareentwickler in den USA sitzen. Würden wir klassische Industrie betreiben, wären das vielleicht maximal vier – wenn diese Aufgabe nicht gleich die Standard-IT übernimmt. Bei Protolabs ist die Zahl der CNC-Bediener aufgrund der Automatisierung deutlich reduziert, aber wenn der Kunde spezielle Anforderungen stellt, sind auch Experten verfügbar.

Wo kommt die klassische Bearbeitung noch ins Spiel?

Der 3D-Metalldruck ist beispielsweise bei den Toleranzen limitiert. Benötigte Passungen lassen sich derzeit nur mit CNC-Frästechnik realisieren. Um das Beste aus beiden Welten zu erhalten, ist es nötig, beide Verfahren zu kombinieren. Und in einem solchen Fall ist richtiges Know-how gefragt. Denn ein Fehler genügt und das Bauteil ist Schrott. Ein weiteres Beispiel sind unsere SLS-Maschinen, welche ein semiautomatisches Depowdering ermöglichen. Danach werden die Teile nur noch in Einzelfällen final sandgestrahlt, bevor sie weitergegeben werden. Das Sandstrahlen erfolgt bei 75 Prozent der Teile vollautomatisch. Und von dieser Menge müssen noch rund 5 Prozent aufgrund ihrer geometrischen Eigenarten – etwa einem Sackloch – leicht nachgearbeitet werden. Die fehlenden 25 Prozent lassen sich derzeit nicht automatisch verarbeiten, da sie zu feingliedrig oder zu groß sind. Erst wenn es eine künstliche Intelligenz gäbe, die das Denken übernehmen könnte, werden solche Aufgaben automatisierbar, aber davon sind wir noch weit entfernt.

Was plant Protolabs als Nächstes?

Mittelfristig planen wir die Zusammenführung der unterschiedlichen Technologieportale zur Verbesserung der ›Customer Experience‹. Ferner wollen wir es unseren Kunden mit Hilfe von Assistenzsystemen und Apps für mobile Geräte noch einfacher zu machen, an ihr Bauteil zu kommen. Darüber hinaus arbeiten wir daran, das Feedback zur Machbarkeit und auch zum Auftragsstatus für den Kunden kontinuierlich zu verbessern.


Vita
Daniel Cohn wurde 1975 in München geboren. Nach seiner Schul- und Militärzeit studierte er Diplom-Wirtschaftsingenieurwesen. In den Folgejahren war er als Führungskraft in der Automobil- und Halbleiterbranche tätig und konnte dabei auch internationale Erfahrungen sammeln. 2016 wechselte er zu Protolabs, wo er die Position des Geschäftsführers Deutschland übernahm. Hier ist er für den Ausbau und die Entwicklung des 3D-Druckgeschäfts in Europa verantwortlich.

www.protolabs.de

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Unternehmensinformation

Proto Labs Ltd.

Halesfield 8
GB TELFORD SHROPSHIRE TF7 4QN
Tel.: 0044 1952-683047
Fax: -683048

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