Development and testing of an automation concept for serial production in additive printing machines

Durante el presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) se desarrollará un concepto de automatización para la implementación de capacidades de producción en masa en la máquina DMLM de la compañía Concept Laser. Diseñado para la presente máquina M2 Cusing® Multilaser UP1, el prototipo del concepto de automatización se basará en el análisis técnico y económico de un previo concepto de producción en serie para esta máquina, y se apoyará en ideas de automatización existentes para la fabricación aditiva, desarrolladas por GE Additive. Partiendo de una definición del alcance y de los elementos involucrados en la Tesis, el proyecto se dividirá en tres fases principales; Desarrollo, Construcción y Testeo. La fase de Desarrollo se centra en la definición técnica, diseño y análisis de los prototipos de los diferentes sistemas abordados durante el proyecto. Una profunda comprehensión del funcionamiento de la impresora M2 es crítico para seleccionar los requerimientos y características que deben cumplir los diferentes sistemas. Durante esta fase, un extenso estudio y análisis de mercado apoyará la selección de la unidad de automatización que mejor se adapte al desarrollo del prototipo. Para la adaptación de los elementos existentes y el desarrollo de elementos completamente nuevos se requerirá una fuerte intervención en el diseño de estas. Además, simulaciones estructurales y mecánicas servirán para evaluar el rendimiento individual y colectivo de los distintos sistemas del prototipo desarrollado. En segundo lugar, la fase de Construcción busca fabricar y ensamblar el prototipo diseñado anteriormente. Con un mayor contenido de trabajo práctico, en esta fase se pretende crear un modelo físico para evaluar (fase de Testeo) las características y objetivos identificados en la fase de Desarrollo. Este trabajo científico se completa con un análisis técnico del prototipo y una evaluación de futuras consideraciones para impulsar la producción en serie en la máquina M2 Cusing® mediante la implementación del concepto de automatización desarrollado.

During the present Master Thesis, an automation concept for the implementation of mass production capabilities in the current Concept Laser DMLM medium size machine will be developed. Designed for the existing M2 Cusing® Multilaser UP1 machine, the automation concept prototype will be based on the previous technical and economic analysis of a serial production concept and supported by existing automation ideas, developed by GE Additive for Additive Manufacturing. Starting with a definition of the scope and elements involved, the project will be divided in three main phases; Development, Build and Test. The Development phase focuses on the technical definition, design and analysis of the prototype systems approached during the project. A deep understanding of the M2 machine functionality is critical to select the requirements and features, the different systems need to meet. During this phase, an extensive market research and analysis will support the down selection of the automation unit that best fits on the prototype development. Strong design intervention will be required for retrofitting existing elements and developing completely new ones. Moreover, structural and mechanical simulations will serve as evaluation of the individual and aggregate performance of the prototype systems. Secondly, the Build phase seeks to manufacture and assemble the formerly designed prototype. Involving a higher practical work content, this phase intents to create a physical demonstrator to test (Test phase) the features and specifications identified in the Development phase. This scientific work is rounded off by a technical analysis of the prototype and an assessment of further considerations to push forward the serial production in the M2 Cusing® machine by implementing the developed automation concept.