SPECTRUM – APPLIED RESEARCH 86 / UdZ 03.22 The IPPSLaBeM research project aims to develop an automated solution approach for business application systems to meet the additive manufacturing (AM) requirements for laser beam melting (LBM). Due to the high investment costs of 3Dmetal printers and the need for specially trainedstaff,manymanufacturingcompanies relyonAMservice providers. As a result of the high diversity of manufacturing orders and increasing customer requests, these providers are confronted with complex planning processes. Laser Beam Melting and Production Planning Among AM service providers, LBM, a powder bed-based manufacturing process, is one of the most widely used additive processes. It allows to manufacture metallic components of complexgeometry,whichcouldnotbeproduced(economically) using conventional processes. In so-called build jobs, the material to be processed is selectively melted in powder form with the help of a previously defined, layered component geometry. As a result of solidification, metallurgical bonding of the previously processed layers takes place until the component is completely built up. The component is then post-processed to achieve the desired surface quality. Given the complex relationships between build job preparation, manufacturing time, and post-processing, the average machine utilization in the LBM manufacturing industry is currently less than 60 percent2. The composition of build jobs (nesting) depends on many factors such as component geometry and its combination (number, support structure, and distribution of components), component orientation (quality), the height of the components in the build chamber of the AM machine, and system preparation (see Figure 1). The aim of nesting is to Das Forschungsvorhaben ‚IPPSLaBeM‘ zielt darauf ab, einen automatisierten Lösungsansatz für betriebliche Anwendungssysteme hinsichtlich der Anforderungen aus der additiven Fertigung (AM) beim Laser-Beam-Melting (LBM) zu entwickeln. Viele produzierende Unternehmen greifen aufgrund der hohen Investition in 3D-Metall-Drucker und der Notwendigkeit speziell geschulten Personals auf AM-Dienstleister zurück, welche aufgrund der hohen Vielfalt von Fertigungsaufträgen und steigenden Kundenanfragen mit einem komplexen Planungsvorhaben konfrontiert sind. Laser-Beam-Melting und Produktionsplanung Bei AM-Dienstleistern ist das pulverbettbasierte Fertigungsverfahren LBMeines der amweitesten verbreiteten additiven Verfahren. Mit diesem Verfahren können metallische Bauteile komplexer Geometrie, die mit herkömmlichen Verfahren nicht (wirtschaftlich) zu fertigen wären, hergestellt werden. Dabei wird in den sogenannten Baujobs der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform selektiv anhand einer zuvor definierten, in Schichten zerlegten, Bauteilgeometrie aufgeschmolzen1. Infolge der Erstarrung erfolgt eine schmelzmetallurgische Verbindung der zuvor bearbeitenden Schichten, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist. Anschließend wird das Bauteil nachgearbeitet, um die gewünschte Oberflächenqualität erreichen zu können. Angesichts der komplexen Zusammenhänge zwischen Baujobvorbereitung, Fertigungszeit und Nachbearbeitung liegt die durchschnittliche Maschinenauslastung derzeit in der LBM-Fertigungsindustrie bei unter 60 Prozent2. Die Zusammenstellung von Baujobs (Nesting) hängt von vielen Faktoren wie der Bauteilgeometrie und deren Kombination (Anzahl, 1 s. Meiners 1999, S. 5 2 s. Zeyn 2017, S. 140 3 s. Rudolph 2018, S. 29 1 Meiners 1999, p. 5 2 Zeyn 2017, p. 140 3 Rudolph 2018, p. 29 Schedule Components Component 1 (B1) Component 2 (B2) Component 3 (B3) Component 4 (B4) Component 5 (B5) ... Construction Jobs Construction jobs compilation Sequence planning of construction jobs Construction job 2 Installation space size of the printer Geometry of the component Delivery date of the component Planning further resources Staff Employees A Employees B ... Blasting plant Milling Equipment ... Construction job 1 Figure 1: Schematic representation of dependencies in the context of build job composition (own representation)
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