Da Hersteller zunehmend unter Druck stehen, Durchlaufzeiten zu verkürzen, Materialverluste zu reduzieren und Produktionskapazitäten näher an den Einsatzort zu verlagern, entwickelt sich die automatisierte Großformat-3D-Drucktechnologie zu einem entscheidenden Baustein für flexiblere und widerstandsfähigere Fertigungsmodelle. Large-Format Additive Manufacturing (LFAM) ermöglicht die direkte Herstellung großer und komplexer Bauteile auf Basis digitaler Konstruktionsdaten. Dadurch können entweder bestehende Verfahren zur Herstellung von Formen und Werkzeugen grundlegend verändert oder die Formenfertigung vollständig umgangen werden, indem das Endprodukt direkt gedruckt wird.
Mit Anwendungen, die vom Schiffbau bis hin zu dezentralen Produktionsmodellen in Mikro-Fabriken reichen, definiert LFAM die Art und den Ort der Produktion neu. Dieser Wandel ermöglicht flexiblere und verteilte Fertigungsstrukturen, die schneller auf Marktanforderungen reagieren können und gleichzeitig die Reaktionsfähigkeit sowie die Widerstandsfähigkeit der Lieferkette erhöhen.
Ein klares Beispiel für diese Transformation findet sich im Schiffbau, wo LFAM (Large Format Additive Manufacturing) bereits zur Herstellung von Strukturen in Originalgröße eingesetzt wird. Aktuelle Aufnahmen des Faber Navalis-Systems von CEAD, einer speziell für diese Anwendung entwickelten Lösung, zeigen das CEAD-Drucksystem, das von einem Comau-Roboterarm angetrieben wird und einen 12 Meter langen Bootsrumpf aus einem einzigen Bauteil Schicht für Schicht fertigt. Der Prozess, der etwa acht Tage dauert, reduziert den Bedarf an manueller Arbeit sowie den Materialabfall im Vergleich zu traditionellen Schiffbauverfahren erheblich.
Die technologische Grundlage des umfassenden LFAM-Portfolios von CEAD bildet die Flexbot-Plattform – ein modulares Fertigungssystem im industriellen Maßstab, das auf den Robotern mit hoher Traglast von Comau basiert. Flexbot integriert mehrere Prozesse, darunter großformatigen 3D-Druck und Fräsbearbeitung, innerhalb einer einzigen automatisierten Zelle und gewährleistet so einen kontinuierlichen Materialfluss, präzise Mehrachsbewegungen und integrierte Nachbearbeitungsprozesse.
Die Robotersysteme von Comau bieten die Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit und Zuverlässigkeit, die für eine stabile und produktionsreife LFAM-Fertigung erforderlich sind, während das Systemengineering von CEAD die strukturelle Integrität und Prozesskontrolle sicherstellt. Die Plattform ist von Natur aus skalierbar und ermöglicht es Herstellern, Bauvolumina zu erweitern, zusätzliche Funktionen zu integrieren oder von Einzelzellen auf vollständig integrierte Mikro-Fabrik-Umgebungen umzusteigen.
Aus betrieblicher Sicht ermöglicht die Integration von Siemens SINUMERIK Run MyRobot / Direct Control eine direkte CNC-Steuerung des Roboters und ersetzt damit die herkömmliche Roboterprogrammierung. Die CNC-basierte Steuerung ist Industriestandard, den Bedienern vertraut und einfacher in bestehende Produktionsanlagen zu integrieren. In Kombination mit den Robotersystemen von Comau führt dies zu einer höheren Bahnpräzision, einer gleichmäßigeren Bewegungssteuerung und einer verbesserten Prozessstabilität. Dadurch werden eine konstante Bauteilqualität sowie vorhersehbare und reproduzierbare Produktionsergebnisse gewährleistet.
Die Kombination aus mehrachsiger Roboterbewegung und extrusionsbasierter Verarbeitung thermoplastischer Verbundwerkstoffe ermöglicht der Flexbot-Plattform die Herstellung komplexer Geometrien und großformatiger Strukturen, die die Grenzen konventioneller Systeme überschreiten. Die Plattform arbeitet ohne geschlossene Baukammer, sodass der Comau-Roboter in einer durch Sicherheitsparameter definierten offenen Umgebung arbeiten kann und dabei selbst entlang komplexer Werkzeugbahnen eine hohe Positioniergenauigkeit beibehält.
Dieselbe Kerntechnologie wird bereits in kompakten, robotergestützten Mikrofabriken eingesetzt, in denen die Produktion bedarfsgerecht und in unmittelbarer Nähe zum Einsatzort erfolgt. Diese modularen Systeme ermöglichen es Herstellern, fortschrittliche Produktionskapazitäten weltweit zu replizieren. Comau und CEAD unterstützen ihre Kunden dabei, den Übergang von zentralisierten, traditionellen Produktionsmodellen hin zu dezentralen Fertigungsstrukturen zu vollziehen, die große und komplexe Bauteile mit kürzeren Lieferzeiten, optimiertem Materialeinsatz und einer höheren Reaktionsfähigkeit auf lokale Nachfrage herstellen können. Ein Beispiel hierfür ist Haddy in St. Petersburg, Florida, wo acht Flexbot-Systeme bereits in industriellem Maßstab produzieren.
Sowohl CEAD als auch Comau verfügen über eine starke Präsenz in den Vereinigten Staaten und unterstützen aktiv die industrielle Einführung und Skalierung von LFAM-Lösungen (Large Format Additive Manufacturing) in wichtigen Industriesektoren. CEAD hat weltweit bereits mehr als 250 Systeme ausgeliefert und verzeichnet insbesondere in den USA eine hohe Marktdurchdringung. Dort werden jährlich mehrere Dutzend Maschinen installiert – ein deutliches Zeichen für den Wandel hin zu dezentralen und flexiblen Fertigungsmodellen, die durch LFAM ermöglicht werden.
Der großformatige Druck thermoplastischer Verbundwerkstoffe bringt spezifische technische Herausforderungen mit sich: die Aufrechterhaltung eines konstanten Materialflusses über lange Zeiträume, ein präzises Thermomanagement zur Sicherstellung der Schichthaftung sowie die Gewährleistung der strukturellen Stabilität bei zunehmender Bauteilgröße. Die integrierte CEAD-Comau-Siemens-Architektur steuert sowohl die Roboterbewegungen als auch die Extrusionsparameter und gewährleistet synchronisierte Mehrachsbewegungen sowie eine gleichmäßige Materialablage bei gleichzeitig engen Toleranzen. Diese Synchronisierung ist entscheidend, um eine hohe Bauteilqualität zu erzielen und die Reproduzierbarkeit sowohl bei kurzen als auch bei langen Produktionszyklen sicherzustellen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Flexbot-Lösung ist die Flexibilität des Hochlast-Roboterarms von Comau im Vergleich zu herkömmlichen Portalsystemen. Seine große Reichweite und Mehrachskinematik ermöglichen die Herstellung komplexer Geometrien, einschließlich gekrümmter und nicht-planarer Oberflächen. Dieselbe Roboterplattform kann zudem Nachbearbeitungsprozesse durch integrierte Fräswerkzeuge ausführen und so sicherstellen, dass kritische Oberflächen die erforderlichen Maß- und Qualitätsanforderungen erfüllen, ohne dass das Bauteil umgespannt oder transferiert werden muss. Das Ergebnis ist ein geschlossener Fertigungsprozess, der additive und subtraktive Verfahren innerhalb einer einzigen Systemarchitektur vereint.
Die enge Zusammenarbeit zwischen CEAD und Comau, beides führende Unternehmen in ihren jeweiligen Fachgebieten, unterstützt Endanwender dabei, LFAM als praktikable Alternative zu konventionellen Fertigungsverfahren einzusetzen. Dieser Wandel ist von großer Bedeutung: Er reduziert den manuellen Arbeitsaufwand, erhöht Wiederholgenauigkeit und Präzision und ermöglicht eine bedarfsgesteuerte Produktion weltweit. Da Mikrofabriken die Fertigung dezentralisieren und gleichzeitig Konsistenz sowie Qualität sicherstellen, trägt LFAM auch zur Bewältigung struktureller Herausforderungen und von Problemen innerhalb der Lieferkette bei. Digitale Konstruktionsdaten können zwischen verschiedenen Mikrofabriken ausgetauscht werden, sodass identische Bauteile jederzeit und überall dort produziert werden können, wo sie benötigt werden.
Letztlich liegt die industrielle Bedeutung der großformatigen additiven Fertigung in ihrer Fähigkeit, vollständige und anwendungsorientierte Lösungen bereitzustellen. Durch die Entwicklung konfigurierbarer Plattformen, die auf reale Produktionsanforderungen abgestimmt sind, übertragen CEAD und Comau fortschrittliche Robotik- und LFAM-Technologien in skalierbare Fertigungsmodelle, die die Lücke zwischen Innovation und Industrialisierung schließen. Das Ergebnis ist ein flexibleres Produktionsparadigma, das die Effizienz steigert, lokale Fertigung unterstützt und die Gestaltungsfreiheit in zahlreichen Industriebereichen erweitert.
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