Die Krones AG plant, fertigt und entwickelt Maschinen und Anlagen für die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie – und das im Hochleistungsbereich. Denn die Anlagen verarbeiten bis zu 100.000 PET-Flaschen und rund 130.000 Dosen innerhalb einer Stunde. Von den Geschwindigkeiten ist das die Formel 1 des Maschinenbaus. Innerhalb eines Produktionstages bei den Krones Kunden können mit dieser Leistung beispielsweise alle Einwohner von Rom mit einem Getränk versorgt werden, innerhalb einer Woche jeder Einwohner von Tokio.
3D-Druck-Bauteil wendet 130.000 Dosen pro Stunde
Aus diesem Grund müssen alle Bauteile und Komponenten höchste Qualitätsanforderungen, unter anderem hinsichtlich Stabilität und Materialverhalten, erfüllen. Eine dieser Komponenten ist der sogenannte Dosenwender, der in der Vergangenheit aus Edelstahl gefertigt wurde. Die Aufgabe eines Dosenwenders hört sich simpel an: Die Getränkedosen durchlaufen diese Komponente während der Produktion und werden dabei um 180 Grad gewendet. Die Herstellung der Kontur des konventionellen Dosenwenders ist jedoch sehr aufwändig und muss äußerst präzise erfolgen, damit während des Produktionsablaufs der Dosenfluss störungsfrei ist.
Seit mehreren Jahren geht Krones bei der Fertigung des Dosenwenders einen neuen Weg: Die Komponente wird additiv gefertigt. Zum Einsatz kommt dabei der HP Jet Fusion 5200 3D-Drucker.
Eine Herausforderung für den Werkstoff
Doch bevor der 3D-gedruckte Dosenwender bei Kunden eingesetzt werden konnte, mussten einige Herausforderungen gemeistert werden. „Zunächst mussten wir den für die Anwendung richtigen Werkstoff definieren. Wichtig war, dass die gefertigten Bauteile den Belastungen während der Produktion standhalten. Dabei mussten wir auch die kinematischen und tribologischen Eigenschaften berücksichtigen. Zusätzlich muss das Material resistent gegen Reinigungsmittel sein“, erklärt Andreas Neuber, Entwicklungsingenieur Schwerpunkt Additive Fertigung bei Krones. Die Lösung ist ein leistungsfähiger Grundwerkstoff in Kombination mit einem besonders robusten Verschleißprofil.
„Schnell haben sich uns die Vorteile des additiv gefertigten Dosenwenders gezeigt. Indem das Modell in CAD konstruiert wurde und gemäß der mathematisch berechneten Kontur gedruckt wird, kann die ideale Dosenführung beliebig oft reproduziert werden“, so Neuber weiter. Ergänzend ist die Gesamtbeschaffung bedeutend schneller. „Der 3D-Druck kann hier seine Vorteile gegenüber der traditionellen Produktion ausspielen“, erklärt Reinhard Ortner, Leiter Produktion Additive Fertigung bei Krones.
Gewichtsreduktion von rund 80 Prozent
Die Vorteile des 3D-Drucks zeigen sich jedoch nicht nur in der Fertigung. Auch die Kunden profitieren von der neuen Fertigungsmethode. „Die 3D-gedruckten Bauteile und Komponenten sind bedeutend leichter. Wenn man den additiv gefertigten mit einem herkömmlich hergestellten Dosenwender vergleicht, sprechen wir von einer Gewichtsreduktion von rund 80 Prozent. Das geringere Gewicht bedeutet ein einfacheres Handling unter anderem beim Umrüsten, also beim Wechsel der Dosengröße beispielsweise von einer 0,5 Liter auf eine 0,3 Liter Dose“, so Andreas Neuber. Denn der Dosenwender ist immer auf ein Format ausgelegt. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Tausch nun ohne Werkzeug erfolgt.
Große Vorteile bei der Ersatzteilversorgung
Und auch bei der Ersatzteilversorgung spielt der 3D-Drucker von HP eine große Rolle. „Bei einem Stillstand der Anlage kann ein Teil bedeutend schneller hergestellt und dem Kunden zur Verfügung gestellt werden. Dadurch verringert sich die Standzeit erheblich, was sich natürlich auch in die OEE niederschlägt“, erklärt Reinhold Ortner.
Ein weiterer Vorteil der 3D-Herstellung: Überschüssiges Pulver lässt sich wiederverwerten und es fallen kein Schrott oder Späne an. Ein großes Plus, wenn es um eine nachhaltigere Produktion geht. „Krones bekennt sich zu seiner Verantwortung für eine saubere Umwelt und den Klimaschutz. Nachhaltigkeit hat deswegen bei uns einen hohen Stellenwert. Die Umweltvorteile des HP Jet Fusion überzeugen im Vergleich zur traditionellen Herstellung auf ganzer Linie – und unterstützen unsere Ziele, möglichst wenig Ausschuss zu produzieren. Der 3D-Druck ist ein wichtiger Baustein hierzu“, kommentiert Neuber.
3D-Druck wird immer häufiger eingesetzt
Mittlerweile setzt Krones den HP Jet Fusion 3D-Drucker für eine Reihe neuer Teile ein, darunter beispielsweise additiv gefertigte Greifsysteme. „Wir denken genau nach, in welchen Anwendungsgebieten das 3D-Druckverfahren sinnvoll ist. Besonderes Augenmerk liegt auf Teilen, bei denen Ersatz nur schwer zu beschaffen ist, oder wenn diese sehr komplex in der Herstellung sind. Bei diesen Überlegungen spielen natürlich auch die Materialauswahl sowie das für die Anwendung geeignete Druckverfahren eine Rolle. Sobald ein Teil additiv gefertigt wurde, wird natürlich die industrielle Anwendung unter realen Bedingungen im Feld getestet“, so Ortner abschließend. gk
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