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Wie Siemens Energy die Service-Effizienz mit Markforged verbessert

Siemens Energy ist das globale Energiegeschäft des Siemens-Konzerns und bietet ein umfassendes Portfolio an Technologien sowie digitalen und traditionellen Dienstleistungen für Versorgungsunternehmen, unabhängige Stromerzeuger, Übertragungsnetzbetreiber, die Öl- und Gasindustrie und andere energieintensive Branchen.

Zur Unterstützung seiner Energieaktivitäten hat das Unternehmen kürzlich das Siemens Innovation Center in Orlando, Florida, eröffnet. Es ist das einzige seiner Art in den USA, das eine einzigartige Verbindung von Design und Fertigung bietet, indem es Robotik, Rapid Prototyping, Scanning, digitale Werkzeuge und die additive Fertigung von Metall vor Ort einsetzt. Das Siemens Innovation Center konzentriert sich auf schnelle Problemlösungen zur Unterstützung der Energiegeschäfte des Unternehmens.

Die Herausforderung

Siemens unterstützt seine Kunden weltweit mit robusten Service– und Wartungsarbeiten. Viele routinemäßige Service- und Wartungsarbeiten können vor Ort oder aus der Ferne mithilfe digitaler Tools durchgeführt werden. Bei intensiveren Reparaturen kann es jedoch erforderlich sein, dass eine Turbine zu einer Siemens-Reparaturwerkstatt transportiert werden muss. Dies kann zu längeren Ausfallzeiten führen und einen geplanten Stillstand verlängern, d. h. eine Zeit, in der die Turbine nicht in Betrieb ist. Da Siemens viele der leistungsstärksten Verdichterstationen, Kraftwerke und Raffinerien der Welt unterstützt, ist es sicherlich nicht wünschenswert, eine Turbine mehrere Wochen lang außer Betrieb zu nehmen, und daher ist jedes Verfahren, das diese Ausfallzeit reduzieren kann, willkommen.

Trent Almond Maschinenbauingenieur bei Siemens, kommentiert: „Die schnelle Iteration mit Markforged 3D-Druckern hat unsere Sichtweise auf die Werkzeugherstellung revolutioniert. Die Markforged-Plattform gibt uns die Möglichkeit, leistungsstarke und langlebige Werkzeuge herzustellen.“

Die Lösung

Die Ingenieure des Siemens-Innovationszentrums wurden mit der Aufgabe betraut, eine bessere Methode zur Wartung von Turbinen zu finden, die dazu beitragen könnte, Reparaturen vor Ort und kostspielige Ausfallzeiten zu reduzieren. Innerhalb von vier Wochen nach Erhalt der Aufgabenstellung entwarf und fertigte das Team ein von der Kreissäge inspiriertes Rückschnittwerkzeug, das der Kontur der Turbine genau entsprach. Wenn das Design funktionierte, konnten die Techniker vor Ort einfache Wartungsarbeiten durchführen, anstatt die Gasturbinen zur Wartung in eine Reparaturwerkstatt zu schicken, was Wochen an Zeit sparte. Das Unternehmen setzte zunächst seine sieben Markforged X7 3D-Drucker ein, um einen schnellen Prototyp des Schneidewerkzeugs zu erstellen – mit Ausnahme der pneumatischen Spindel und einiger handelsüblicher Schrauben wurden alle Teile des Werkzeugs gedruckt.

In Zusammenarbeit mit dem Markforged-Partner The SolidExperts wählte man deren Flotte von Markforged 3D-Druckern für diese Aufgabe aus, da sie eine einfache Möglichkeit boten, schnelle Iterationen zu erstellen, während sie gleichzeitig industrielle Festigkeit lieferten, um den Einsatzbedingungen standzuhalten. Das einzigartige 3D-Druckverfahren von Markforged nutzt Endlos-Kohlefasermaterial, das den Teilen die zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit verleiht, die sie für stark beanspruchte Umgebungen benötigen. Was dann geschah, überraschte die Ingenieure und Designer im Innovationszentrum. Ursprünglich nur als Prototyp für Form und Passform gedacht, übertraf das Cutback-Werkzeug die Anforderungen an Belastbarkeit und Steifigkeit auch bei den Tests für den tatsächlichen Produktionseinsatz.

„Ursprünglich wollten wir nur eine Testpassung durchführen und sicherstellen, dass das Werkzeug die Spindel wie vorgesehen betätigt“, sagt Trent Almond. „Aber wir haben festgestellt, dass der Markforged-Kohlefaserverbundwerkstoff tatsächlich robust genug ist, um dem Praxiseinsatz standzuhalten.“

Clifford Hatcher, Leiter des Siemens Energy Innovation Center, stimmt dem zu. „Wir haben schnell gelernt, dass wir das Material aufgrund seiner Gesamtstärke und der Qualität des Drucks auch für die Herstellung von Werkzeugen verwenden können.“

Früher hätte es Monate gedauert, ein solches Werkzeug zu entwerfen, Materialien zu beschaffen, CAM-Software zu programmieren und dann die Entwürfe mit herkömmlichen, teuren Materialien auf der CNC-Maschine zu wiederholen.

Nach Rückmeldungen von Ingenieuren aus der Praxis haben die Ingenieure des Siemens Innovation Center das Design mit ihrer Flotte von Markforged 3D-Druckern verbessert. Das neue und verbesserte 3D-gedruckte Werkzeug wird regelmäßig vor Ort für die Reparatur von Turbinenkomponenten verwendet, die nun während einer Routineinspektion in drei Schichten durchgeführt werden kann. Siemens hat festgestellt, dass das Unternehmen eine bessere Kundenlösung anbieten kann und gleichzeitig in einer wettbewerbsintensiven Branche an der Spitze bleibt.

„Wir sparen Zeit und erleichtern den Kunden die Arbeit, indem wir die additive Fertigung in die Praxis umsetzen“, sagt Hatcher.

Clifford Hatcher, Direktor des Innovationszentrums bei Siemens, erklärt: „Die Markforged-Drucker haben es unseren Ingenieuren ermöglicht, innovativer zu sein, indem sie sie ermutigt haben, schnell zu scheitern. Es ist eine Veränderung der Designphilosophie.“

Die Zukunft

Die Ingenieure und Designer im Siemens Energy Innovation Center wenden sich jetzt zuerst an ihre Markforged-Plattform, wenn sie eine neue Herausforderung angehen wollen. Sie erforschen ständig neue Anwendungen – wie modulare Vorrichtungen für Turbinenschaufeln oder Endeffektoren für ihre hauseigenen Roboter – um ihre Produktlinie und ihren Arbeitsablauf zu verbessern. Die Drucker haben es den Ingenieuren ermöglicht, innovativer zu sein, und das Zentrum hat einen Fail-Fast-Ansatz für das Produktdesign gewählt.

Das Unternehmen hat die Metal X auch zur Herstellung von kundenspezifischen Einzelteilen verwendet, und die zuständige Maschinenwerkstatt kauft jetzt ihre eigene Metal X, um dem Bedarf des Unternehmens an schnellen Durchlaufzeiten für Metallkomponenten gerecht zu werden.

„Die Industriedrucker von Markforged sind für uns wie eine digitale Fabrik“, sagt Hatcher. „Wenn wir einen Artikel am selben Tag innerhalb von ein oder zwei Stunden benötigen, müssen wir nicht ein oder zwei Tage warten.

Mehr über Siemens finden Sie hier, und mehr über Markforged finden Sie hier.

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