Una visione olistica per l Additive Manufacturing

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1 Una visione olistica per l Additive Manufacturing Verso la Digital Enterprise Elio Bergamaschi Business Development Siemens Industry Software

2 Cosa sappiamo oggi dell Addidive Manufacturing? Molti assimilano questa tecnologia alla «stampa 3D» ed alla prototipazione Dall tecnologia additiva si ottiene uno stadio di prodotto intermedio Rugosità superficiale da rifinire Non ci sono limiti (o quasi) in ambito di complessità di forme Ci sono varie tecnologie mediante le quali si arriva ad uno stadio «additive» Ognuna presenta pregi e difetti e non necessariamente una esclude l altra Riconducibile al processo (tradizionale) di fusione Permette di comprimere molto i tempi di realizzazione E una tecnologia «EcoSostenibile» Non bisogna perdere di vista l obiettivo: il fattore PF Raggiungere il Prodotto Finito oppure il Prototipo Funzionale Processo aziendale «complesso» Page 2

3 Digitalizzazione-> Industry 4.0: Le sfide di impatto totale sull azienda richiedono Soluzioni Olistiche Internet of Things Tecnologia Cloud Tecnologia 3D Printing Knowledge Automation Pianificazione Produzione Ingegneri Produzione Esecuzione Produzione Servizi Advanced Robotics Disegno Prodotto Page 3 Tecnologie transformative + Integrazione Catena del Valore = Massimo risultato

4 Alcune tecnologie di Additive Manufacturing Tecnologia Additiva Powder Bed Fusion Quando occorre generare dettagli particolari (es.canali di refrigerazione) Quando occorre generare pezzi piuttosto piccoli Additiva Ibrida (Direct Energy Deposition) Quando occorre generare pezzi di grandi dimensioni Quando occorre generare pezzi con pareti spesse Quando si vuole interrompere un processo (es. da Additivo si vuole passare al Sottrattivo) Quando si vuole rimuovere il pezzo dalla tavola solo quando è finito Page 4

5 Tradizionale o Additivo? Quando occorre eliminare i processi di lungo approvvigionamento (es. i componenti di fusione) Quando occorre adottare forme con esigenze di lavorazione spinte e sconvenienti Quando occorre «snellire» i processi di assemblaggio: diminuire il numero dei componenti Il buon risultato di una esecuzione in Additive dipende da: Qualità del materiale Strategia di stampaggio Quando occorre ricostruire componenti obsoleti non più a stock Esecuzione di piccole serie e/o custom Page 5

6 Applicazioni Industriali per additive manufacturing Asd Aerospaziale Bassi Volumi / parti complesse Alleggerimenti strutture Riparaz. e ricambistica Medicale e Dentale Prodotti custom Designs migliorati Mappature superfici speciali Automobilistico Page 6 Protipazione Corse, auto esotiche, ecc Bassi Volumi / alta precis. Customizzazioni massa Fusioni e Attrezzature Vantaggi per Costi & Tempi di approvvig. Strum. Alta efficienza Migliore accuratezza Pezzo

7 Il processo: lo scenario standard Ambiente Gestito Design Parte Export formato STL/ AMF? Ambiente NON Gestito NON Controllato SW Stampante3D Posizion., stratificazione, campitura Export file da Stampare Gestione Dati Teamcenter Da ricordare: 50% dei designs iniziali non sono stampabili e/o funzionali 30% dei pezzi necessita un completo rifacimento e/o rivisitazione Prodotto Modellato/Ottimizzato: Cosa succede una volta fuori dall Ambiente Gestito? 3+ sistemi software indipendenti (NON collegati/integrati) in uso Possibili problematiche relative ai Digital Rights Parte Stampata Page 7

8 Gli obiettivi Integrare la progettazione ed il suo ciclo di produzione MPM Manufacturing Process Management Design Execution Orders Purchasing Plant BOM Mass BOM Prototype Testing ERP MES Serial Planning Plant Floor Devices Quality CAD CAE BOP Software Definizione Prodotto/Ciclo Produttivo integrati Page 8

9 Processo Additive Mfg gestito in PLM Integrazione al Processo di Produzione Ambiente gestito in PLM Processo completo in NX Design Pezzo Analisi, Ottimizz, Validazione Def. percorso laser, build position Generaz. e transf. file stampa Pezzo Stampato Soluzione: Gestione Dati & Connessione Shop Floor Siemens Production Software e Sistema MES Processo AM completo come parte del Product Lifecycle Management NX per design, analisi, generazione percorso di stampa e sua simulazione in un unico sistema Feedback loop in ogni step del processo Soluzione Digital Rights Sistema di protezione files AM Page 9

10 Digitalizzazione e l Additive Manufacturing: Software Siemens per Supportare Industrializzazione dell Additive Mfg Design (CAD) Analisi (CAE) Manufacturing (CAM) Funzionalità Modellazione Mesh Design per lightweight/strutt. lattice Textures superficiali Regole di Progetto per Additive Mfg Design per Multi-materiali Strumenti di Ottimizz. Topologica Analisi Strutturale e Termica Regolazione Potenza Raggio Laser Analisi Stratificazione basato sul processo Definizione del cassetto produttivo Nesting 2D / 3D nesting Strutture di supporto Tipologie di macchine AM Soluzione Hybrid Manufacturing (HM) Gestione Dati & Connessione Shop Floor Siemens Production Software e Sistema MES Page 10

11 Teamcenter Manufacturing Process Management Le Soluzioni Chiave Page 11

12 Confronto Workflow Additive vs Subractive Manufacturing Software stampa 3D Stampante 3D Additive Manufacturing Componente Stampato Componente Sistema CAM Part Programm NC Macchina CNC Pezzo finito Lavorazione CNC Page 12

13 Ottimizzazione dei Workflow Additive + Subtractive Mfg (Hybrid Mfg) Hybrid Manufacturing Disegno della parte Sistema CAD/CAM Part Programm CNC Macchina Hybrid Mfg Pezzo finito per Hybrid Mfg Additive Mfg e lavorazione a CNC in unico sistema Page 13

14 Manufacturing Operation Mgmt (MOM) Overview Siemens SIMATIC IT Cosa avviene dopo la produzione? Come verifichiamo la conformità del pezzo? Servirà un controllo dimensionale Come vengono trattati i dati derivati dal controllo? Teamcenter Data Model & Manufacturing Services SIMATIC Manufacturing Operations Backbone SIMATIC IBS WinCC QMS WinCC IT CAQ=QSYS HMI-SW MES Preactor SCADA / R&D / SCADA APS / QMS EMI SIMATIC IT MES MES QSYS QMS SIMATIC IT Preactor APS Page 14

15 Macchine Hybrid Manufacturing Supportate Composizione della soluzione: Macchina Utensile LASERTEC (DMG MORI) CN Siemens 840D SL Motori assi FK7 Siemens (Assi con riga ottica) Componenti Automazione S7 Siemens Sistema di separazione polveri/trucioli NX CAM Hybrid Additive software (Siemens) Additive Manufacturing package Advanced 2-5 Axis Milling package Postprocessor e Simulazione Disponibili per 3 configurazioni di macchine: LASERTEC 65 3D LASERTEC 65 3D FD version LASERTEC 4300 (disponibile dal Q1/2016) Page 15

16 Aspetti di Hybrid Manuf. e NX AM CAM Page 16

17 Decomposizione Features Componente Estrapolazione Features Additive Automatic or controlled Decomposizione (automatica o controllata) del componente in features per la definizione di operazioni Siemens AG additive/sottrattive 2016 Page 17

18 Creazione Part Programm Additive Hybrid Piastra di partenza Le operazioni additive andranno sotto il gruppo "HYBRID_GEOMETRY", così come le operazioni sottrattive che lavorano sulle funzioni additive (per esempio centratura di una superficie prima della successiva operazione additiva) Materiale grezzo AM Page 18 La parte di geometria finita tramite operazioni sottrattive andrà sotto il gruppo «WORKPIECE" (sia che si tratti di un processo di fresatura oppure un processo di tornitura se la macchina le supporta) Geometria pezzo finito

19 Creazione Part Programm Additive Hybrid Un tipico part programm Hybrid assomiglierà a questo: Operazioni Additive Operazione di pulitura di superficie preparatoria all Operazione Additive antecedente a tutte le operazioni Additive Finitura Operazioni Additive di rotazione Finitura Operazioni Additive di fresatura a 5 assi Page 19

20 Testa Laser nella libreria NX AM CAM Unità di Deposito tramite Laser Page 20

21 Esempi: Verifica e Simulazione Additive Manuf. Opzioni Multiple per la Verifica 3D Dynamic IPW Mostra il completo workflow Aggiunta e sottrazione materiale Simulazione del Percorso Utensile Cinematica della macchina inclusa Fino 5 assi controllati Simulazione del G-Code Ambiente di controllo collisione Devices Attrezzature Utensili 3D Controllo Collisioni in condizioni di fine corsa Page 21

22 Esempi: pezzo campione in acciaio inox LASERTEC 65 3D Processo Additive Manufacturing : 273 min Processo Subtractive (Fresatura) : 155 min Page 22

23 Siemens & la tecnologia Additiva Fornitore Soluzioni SW CAD-CAM-CAE (NX) PLM (Teamcenter) MOM (SIMATIC IT) Fornitore Soluzioni HW Motori Azionamenti e Automazione HM Fornitore Componenti Acquisizione Material Solution User Experience Produzione in varie Factories Ricondizionamento polveri Page 23

24 Grazie