Ultimaker 3 Druckkoepfe
Ultimaker Druckkoepfe

 

In Zaltbommel in den Niederlanden befindet sich die Haupt-Produktionsstätte der Ultimaker 3D Drucker. Als ISO 9001 zertifizierte Produktionsstätte wird dort grosser Wert auf Qualität gelegt. Um eine effiziente und qualitativ hochstehende Produktion eines jeden Ultimaker 3D Druckers sicherzustellen, der an Kunden ausgeliefert wird, werden Produktionsmethoden aus dem Bereich des Lean Managements angewendet. Dabei werden natürlich auch 3D gedruckte Betriebsmittel verwendet um Produktionsprozesse zu optimieren.

 

Prozessübergreifende Qualität und Effizienz

Einzelteile welche schliesslich in Ultimaker 3D Druckern verbaut werden gelangen nach dem Wareneingang zunächst in die Wareneingangskontrolle. Dort werden Stichproben aus jeder Lieferung gemessen und getestet um sicherzustellen, dass diese den Anforderungen entsprechen. Die Komponenten werden hauptsächlich in Europa eingekauft; einzelne Teile, die speziell für Ultimaker hergestellt werden, stammen aus China.

Die Achswellen sind ein solches Beispiel: Sie werden mittels einer Messuhr geprüft. Wenn die Welle unrund oder gekrümmt ist, kann dies mit der Messuhr festgestellt werden und die Welle wird ausgesondert. Müssen zu viele Exemplare einer Stichprobe ausgesondert werden so wird die gesamte Lieferung abgelehnt und retourniert.

Rundheit und Geradheit einer Achswell wird geprueft
Die Qualität einer Achswelle wird mittels einer Messuhr überprüft.

 

Nach der Eingangsprüfung werden die Lieferungen sortiert und eingelagert. Sobald im Produktionsbereich neue Teile benötigt werden generiert ein zentrales System eine Materialbereitstellliste. Das Lagerpersonal benutzt einen Scanner um jedes dem Lager entnommene Teil zu registrieren so dass dieses automatisch aus dem Lagerbestand ausgetragen wird.

Blick ins Teilelager von Ultimaker
Einzelteile und Komponenten werden im Teilelager aufbewahrt bis sie gebraucht werden.

 

Der Zusammenbau eines jeden Ultimaker Druckers beginnt mit einem Set an Dibond-Platten für Wände, Boden, etc. des Rahmens. Jede Platte ist bereits mit Lagern, Muttern und anderen Einlageteilen versehen bevor die Montage beginnt.

Jeder Schritt im Herstellungsprozess wird in einem zentralen System erfasst. Dieses gibt wiederum Aufschluss über das "First Time Right", d.h. die Zeit die pro Schritt benötigt wird, um ein korrektes Resultat zu erzielen. Diese Angabe hilft dabei, Engpässe und Problemstellen in der Produktion zu erkennen welche optimiert werden müssen um die Effizienz maximal zu halten.

Komponenten werden an ein Wandteil montiert
Eine Front wird mit Komponenten versehen bevor Sie mit anderen Teilen zu einem Rahmen montiert wird.

 

Montage einer Schraube
Ein ausschwenkbarer Arm stellt sicher, dass bei dieser Montage das Einlageteil rechtwinklig eingepasst wird.

 

Fertig montierte Rahmen müssen komplett wackelfrei auf einer flachen Ebene stehen und frei von kosmetischen Defekten sein. Sobald sie entsprechend überprüft und freigegeben sind werden sie in die Endmontage verschoben wo sie mit Teilen wie Feeder, Druckkopf und Heizbett versehen werden. Die Endmontage ist vollständig ESD-gesichert um Schäden an den internen elektronischen Komponenten zu verhindern.

Eingesteckte Druckerteile in rosa ausgebetteter Normbox
Vorbereitete Teile in einem speziellen Rahmen in der Endmontage.

 

Eine Methode zur Effizienzsicherung in der Produktion ist Poka-Yoke. Dies ist eine Methode zur Minimierung menschlichen Versagens. Jedes Teil, das in einem Drucker verbaut wird, wird in eine passgenau geformten Schaumstoffeinlage einer Einlageschale gesteckt. Durch die Passform wird erreicht, dass jedes Teil nur in die dafür vorgesehene Aussparung gesteckt werden kann. Damit kann durch die montierende Person auf den ersten Blick erkannt werden, ob ein Teil ein der vorbereiteten Box fehlt. Auch das Risiko, ähnliche Teile zu verwechseln wird so minimiert. Unterschiedlich lange Achswellen z.B. passen nur in ihre je zugeordneten Passformen.

Eingesteckte Druckerteile in rosa ausgebetteter Normbox von der anderen Seite
Druckkopf, Achsen, Motoren und weitere Teile vorbereitet für die Endmontage.

 

Mehrere Einlageschalen werden in der Reihenfolge des Montageablaufs übereinander gestapelt wobei natürlich die zuerst benötigten Teile zuoberst sind. Alle Teile einer Einlageschale müssen im Drucker verbaut worden sein bevor die nächste Ebene in Angriff genommen wird. So wird eine unterbruchsfreie, durchorganisierte Montage sichergestellt.

Druckerrahmen abwechselnd mit gestapelten Teilebehältern
Vorbereitete Rahmen und Teile werden über ein Rollenband durch die Endmontage transportiert.

 

Montage-Mitarbeiter montiert ein Powersupply für einen Ultimaker S5
Montage des Netzteils in einem Ultimaker S5. Der gedruckte Pinselhalter vereinfacht das Auftragen des Fettes für die z-Achse.

 

Druckköpfe mit kabel kopfüber aufgehängt an Halterung
Ultimaker 3 Druckköpfe warten darauf montiert zu werden.

 

Montage-Mitarbeiterin beim Zusammenpressen der Sliding Blocks
Ungefähr 400 Sliding Blocks (Aufnahme für die Druckkopfachsen) werden täglich produziert. Diese bestehen aus Kunststoff-Halbschalen welche zusammengesteckt werden und ein Sinterlager, den Zahnriemen und die Feder beinhalten. Mit Hilfe dieser Baugruppe wird schliesslich der Druckkopf im fertigen Drucker bewegt. Ursprünglich wurde diese Baugruppe von Hand montiert, doch mit der Hilfe einer 3D-gedruckten Schablone, die in eine Kniehebelpresse passt, hat sich der Montagevorgang stark vereinfacht und ist wesentlich produktiver geworden.

 

Montagearbeitsplatz mit Werkzeugen
Poka-Yoke Einlagen vereinfachen die Überwachung von Werkzeugen: Ein rascher Blick genügt um fehlende Werkzeuge festzustellen. Auch massgeschneiderte 3D-gedruckte Produktionshilfsmittel werden benutzt - diese Halterung für den Akkubohrer erhöht den Arbeitskomfort.

 

 

Printcore Montage und Kontrolle

Printcores werden von Hand montiert und dann in einer Presse versiegelt. Den Typen AA, BB und CC Printcores sind fixe Arbeitsstationen zugeordnet. Am Schluss erfolgt eine Qualitätsüberprüfung.

Mitarbeitende und Arbeitsstationen Printcores
Produktions-Mitarbeitende an den Arbeitsstationen für die Printcores.

 

Printcores in Einlageschalen
Printcores sind bereit für die Schlusskontrolle.

 

 

Geprüft auf Sicherheit und Leistungsfähigkeit

Sicherheit wird bei Ultimaker sehr ernst genommen. Alle Ultimaker Drucker entsprechen internationalen Sicherheitsvorschriften und -normen. Da der Ultimaker S5 über ein integriertes Netzteil verfügt muss er mittels eines Testvorgangs auf elektrische Sicherheit geprüft werden der als "Hipot" Test (Hochspannungsprüfung) bekannt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gerät ordnungsgemäss elektrisch isoliert und sicher in der Anwendung ist.

Abgetrennte Glasbox mit elektrischen Testgeräten und Prüflingen
Ultimaker S5 Drucker werden dem Hipot Test unterworfen.

 

Behälter mit gelben Teilen
Diese gelben Sicherheitsstecker sind 3D gedruckt. Sie wurden in-house durch Ultimaker-Ingenieure konstruiert und hergestellt mit dem Ziel, den Testablauf zu optimieren.
Ultimaker S5 mit eingestecktem gelben Sicherheitsstecker
Die Sicherheitsstecker haben zwei Funktionen - Sie stellen sicher, dass sich der Hauptschalter in der Aus-Position befindet und blockieren die Netzbuchse um anzuzeigen, dass der 3D Drucker noch nicht getestet wurde.

 

Bei allen Druckern werden XY-Kalibrationen für die AA-AA und die AA-BB Printcore-Kombinationen durchgeführt so dass eine zuverlässige Dual Extrusion aus dem Stand sichergestellt ist. Das WLAN- und das Kamera-Modul werden ebenfalls getestet um sicherzugehen, dass sie in voll funktionsfähigem Zustand den Kunden erreichen.

Gestell mit vorbereiteten Filamentspulen für die Drucktests
Jeder Drucker wird XY-kalibriert und absolviert Drucktests von mindestens 45 Minuten Länge.

 

Übersichtstafel mit fehlgeschlagenen Drucktests
Beispiele von erfolgreichen und fehlgeschlagenen 'Minical' Drucken geben den Mitarbeitenden Aufschluss darüber was am Drucker zu korrigieren ist wenn dieser seinen Drucktest nicht besteht. Um zu zeigen, dass der Drucker sauber konfiguriert ist enthält jeder versandte Ultimaker einen Minical Testdruck welcher mit exakt diesem Drucker produziert wurde.

 

Nachdem Sicherheit und Leistung erfolgreich überprüft wurden werden die Drucker verpackt und eingelagert bevor sie dann via das globale Verkaufs- und Distributionsnetzwerk von Ultimaker verschickt werden.

Fertiger Ultimaker S5 in Frontalansicht
Ein fertiger Ultimaker S5 3D Drucker.

 

Dieser Artikel ist eine Übersetzung (mit punktuellen Ergänzungen) des Ultimaker-Artikels welcher hier gefunden werden kann.