"Wir haben das Knowhow für ein automatisiertes Pulver-Handling"

Piab Vakuumtechnik

Im Interview spricht Johannes Krumme, Sales Manager Vacuum Conveying, über Herausforderungen der Vakuumfördertechnik im AM-Berich, die komplett digitale Auftragsabwicklung bei 3D-gedruckten Greifern und über seine Vorstellungen von AM-Prozessketten im Jahr 2030.

Die Piab Vakuum GmbH mit Hauptsitz in Butzbach nutzt Additive Manufacturing (AM) zur Fertigung individueller Greifer und ist zugleich Zulieferer von Vakuumtechnik, die Metall- und Kunststoffpulver in AM-Anlagen befördert.

Können Sie die Piab Vakuum GmbH bitte kurz vorstellen?
Johannes Krumme: Piab ist ein weltweit aktiver Vakuumspezialist mit Hauptsitz in Schweden, Tochtergesellschaften und Vertriebspartnern in fast 70 Ländern sowie rund 430 Beschäftigten. Der Gesamtumsatz lag 2017 bei einer Milliarde Kronen (SEK), was gut 97 Mio. EUR entspricht. Unser Produktspektrum reicht von Vakuumpumpen und Vakuumfördertechnik bis zu Greifern und Handhabungslösungen, die verschiedenste Industrien für Prozessautomation und Robotik einsetzen – darunter E-Commerce, Lebensmittel-, Pharma- und Automobilbranche. Der Fokus liegt dabei auf höherer Energieeffizienz, Produktivität und verbesserten Arbeitsbedingungen.

Welchen Teil der Wertschöpfungskette im Additive Manufacturing (AM) deckt Piab ab?
Krumme:
Wir sind einerseits Zulieferer von Vakuumfördertechnik, die wahlweise Metall- oder Kunststoffpulver zur AM-Anlage transportiert. Andererseits bieten wir unseren Kunden additiv gefertigte Greifer an, die sie auf unserer Homepage ihren Anforderungen gemäß individuell konfigurieren können. Die Kunden geben Parameter ein, das System leitet automatisiert eine Konstruktion inklusive Vakuumkanälen und Adaptertypen daraus ab, die dann ein Partner von uns additiv fertigt und liefert. Die Konstruktionsdaten liefern wir mit, damit der Kunde jederzeit identische Greifer nachbestellen kann. Die Vorteile liegen in der individuellen Auslegung der Greifer und im Leichtbaupotential. Je leichter die Greifer desto mehr Last können Roboter oder Cobots heben und bewegen. Für uns und unsere Kunden ist es ein großer Fortschritt, dass wir dies in einem komplett digitalen Bestell- und Auftragsabwicklungsprozess anbieten können.

Vor welchen Herausforderungen steht die Vakuumfördertechnik im AM-Bereich?
Krumme:
Die Schüttdichten sind teilweise sehr hoch. Im Metallbereich wiegen die Pulver bis zu acht Kilogramm je Liter (kg/l). In der Pulverhandhabung im Pharma- oder Lebensmittelbereich sind es meist 0,8 bis 1,2 kg/l. Wir brauchen also wesentlich leistungsstärkere Vakuumsysteme. Daran schließen sich weitere Herausforderungen an: Die Vakuumförderung transportiert Pulver im Luftstrom. Im Metallbereich erfolgt dies unter Stickstoff- oder Argon-Atmosphäre. Dafür muss das Gas in ein Vakuumsystem eingespeist werden, was eine hochkomplexe Regelung erforderlich macht. Weitere Herausforderungen liegen in der Abluftführung sowie natürlich im Bereich des Explosionsschutzes. Wir reden nicht über ein Pulver, sondern über eine Fülle verschiedener Materialien, an die unsere Lösungen jeweils anpasst werden müssen. Dabei hilft unser Knowhow aus Industrien, die unsere Lösungen für ein automatisiertes Pulver-Handling bereits nutzen...

Pulver-Handling ist ein zentrales Innovationsthema für automatisierte AM-Prozessketten. Forschen und entwickeln Sie gezielt in diese Richtung?
Krumme:
Als Komponentenlieferant unterstützen wir unsere Kunden bei der Entwicklung und Umsetzung. Wir haben das nötige Knowhow, um das Pulver-Handling zu automatisieren, da wir uns seit 1978 damit beschäftigen; vor allem für die Pharmaindustrie. Dort sind je nach Größe der Unternehmen und Durchsatz der Anlagen unterschiedliche Lösungen im Einsatz. Bei einem Blockbuster laufen mehrere Anlagen mit einem Pulver rund um die Uhr. Wo kleine Stückzahlen produziert werden, wechseln die Pulver, was jeweils eine gründliche Reinigung erfordert. Daher optimieren wir unsere Lösungen für schnelle, effiziente Reinigungsprozesse. Mit Blick auf das Design von AM-Prozessketten ist zu beachten, dass jeder Pulverwechsel Reinigungsroutinen erfordert und dass für ein automatisiertes Pulver-Handling gerade im Metallbereich jederzeit im gesamten Fördersystem Intertgas-Atmosphäre zu gewährleisten ist – und diese Gase sowohl aus Kosten- als auch aus Arbeitsschutzgründen nicht entweichen dürfen. Hierzu laufen bei Piab bereits entsprechende Entwicklungsaktivitäten. Teils kooperieren Unternehmen, die auf anderen Gebieten im direkten Wettbewerb zueinander stehen, im AM-Bereich aber Synergien erkennen.

Gibt es Ansätze, um Pulverabsaugung und Vakuum-Greiftechnik zu kombinieren?
Krumme:
Ja, im Lebensmittel- und Pharmabereich. Pulverförmigen Ausgangsstoffe werden in diesen Branchen einerseits durch unsere Vakuumförderer durch den Prozess transportiert und andererseits die Fertigprodukte mit additiv hergestellten Greifern verpackt. Gerade im Bereich der Vakuumförderung gilt es nun, dieses Knowhow für AM-Prozesse nutzbar zu machen. Denn dank des geschlossenen Aufbaus schützen unsere Vakuumfördersysteme Mensch und Umwelt vor dem Pulver und umgekehrt das Pulver vor Umwelteinflüssen und Qualitätseinbußen.

Wie stellen Sie sich typische AM-Prozesskette im Jahr 2030 vor?
Krumme:
Bis dahin wird es vermutlich vollautomatisierte AM-Prozessketten mit Industrie 4.0 Anbindung geben. In diesen Prozessketten werden sich die Vakuumförderer selbstständig auf unterschiedliche Anforderungen etwa für die Saug- und Entleerungszeiten einregeln. Bei uns läuft das mit piSMART® - also unseren smarten, Cloud-fähigen Vakuumlösungen – bereits an. Ich vermute, dass AM-Anlagen sortenrein produzieren werden, um den Reinigungsaufwand und die Komplexität der Gasführung bei Pulverwechseln zu umgehen.

Mit welchen Zielen und Interessen haben Sie sich der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing angeschlossen?
Krumme:
Wir sehen im Additive Manufacturing einen neuen Markt mit großem Potential, haben passende Produkte und Lösungen im Portfolio und wir verfügen gerade im Bereich des Pulver-Handlings über das nötige Knowhow, um mit Partnern aus der AM-Branche marktspezifische Lösungen zu erarbeiten. Dafür möchten wir unsere Netzwerke festigen und die Akteure, das Innovationsgeschehen und die Diskussionen im Markt näher verfolgen. Die Arbeitsgemeinschaft bietet uns die Möglichkeit dazu.