Mehr Tempo: Wie die Bühler AG Innovationen mit 3D-Scanning beschleunigt

Innovationen schneller auf den Markt bringen und dabei die Entwicklungsrisiken senken und die Kreativität der

Mitarbeitenden erhöhen – das ist das Ziel der Bühler AG. Das Schweizer Technologieunternehmen entwickelt und produziert mit weltweit 12.300 Mitarbeitenden Anlagen, Maschinen und Services vor allem für die Lebensmittel- und Futtermittelverarbeitung sowie für die Herstellung von Druckgussteilen, Farben und Beschichtungen. Dafür hat das Familienunternehmen zwei Bereiche: „Grains & Food“ sorgt für sichere und gesunde Lebens- und Futtermittel. Und der Bereich „Advanced Materials“ leistet einen Beitrag zur Fertigung energieeffizienter Fahrzeuge und Gebäude.

In einem großen Netzwerk aus Forschungs- und Innovationszentren rund um den Globus werden nachhaltige und effiziente Lösungen für die beiden Business-Säulen entwickelt. Um Synergien zu nutzen, betreibt Bühler eine Konzernentwicklung, genannt Corporate Technology. Sie bietet allen Geschäftsbereichen und -einheiten zentrale Services wie zum Beispiel Rapid Prototyping an. Corporate Technology ist im Innovation Center am Hauptsitz in Uzwil, Schweiz integriert. Hier betreibt Roman Tribelhorn, Team Manager R&D MakerSpace, mit seinem Team den sogenannten MakerSpace, eine Rapid-Prototyping-Einrichtung mit Werkstatt und Equipment. Hier wird im Kleinen getestet, was im Großen möglich ist, um schneller und effizienter von der Idee zum fertigen Produkt zu gelangen.

Die Herausforderung: Time-to-market verkürzen und Produktentwicklungsrisiken reduzieren

„Unser Involvement bei Projekten findet vielfach noch vor oder in einer sehr frühen Phase im eigentlichlichen Produktentwicklungs-Prozess statt. Die Bereiche umfassen Mechanik, Elektronik, Elektrotechnik, Automation und Software. Bei vielen Projekten sind wir im Bereich Mechatronik unterwegs“, erklärt Tibelhorn. „Meist handelt es sich um Ideen in sehr frühen Phasen oder um mögliche Vorstöße, die Geschäftsbereiche untersucht haben möchte, um deren Machbarkeit und Komplexität abschätzen zu können. Manchmal geht es auch darum, eine Idee physisch zu veranschaulichen, um sie den Entscheidungsträgern besser erklären zu können. Bei der Produktentwicklung hilft Rapid Prototyping, Time to Market zu verkürzen und die Risiken im Produktentwicklungs- Prozess möglichst früh zu minimieren oder sogar zu eliminieren.

Mit dem HandySCAN 3D überprüft Bühler die Maßhaltigkeit der Prototypen von Siebreinigern. Sie werden im Spritzgießverfahren gefertigt.

Auf einer Fläche von rund 300m2 gibt es im MakerSpace neben Büros für digitale Projekte Bereiche für mechanische und elektrotechnische Arbeiten, ausgestattet mit 3D-Druckern, , Lasercutter und Einrichtungen und Werkzeugen mit den benötigten Materialien. „Beim Rapid Prototyping darf natürlich auch ein professioneller 3D-Scanner nicht fehlen“, sagt Tribelhorn. Mit 3D-Scannern lassen sich Objekte schnell und präzise „digitalisieren“ – als Grundlage für CAD-Modelle. Dadurch können Produkte einfacher angepasst, verbessert oder nachgebaut werden, ohne sie komplett neu zu konstruieren. Die 3D-Scanner beschleunigen den Entwicklungsprozess und erhöhen die Genauigkeit bei der Erstellung funktionsfähiger Prototypen.

Zwar gab es im MakerSpace auch in der Vergangenheit einen 3D-Scanner, doch der war in die Jahre gekommen. Der Bedarf an einem Ersatz war groß: Bei Aufgaben im Bereich der digitalen Nachkonstruktion bestehender Bauteile starteten die Entwickler bei Bühler in der Vergangenheit konstruktiv von null im CAD. Externe 3D-Scanning-Dienstleister in Anspruch zu nehmen, war zeit- und kostenaufwändig. „Es ist ja nicht immer von Anfang an klar, ob die eigentliche Aufgabe mit 3D-Scanning zu lösen ist“, sagt Tribelhorn.

Die Lösung: Intuitives Digitalisieren mit HandySCAN 3D und Software von FARO CREAFORM

Daher suchte sein Team nach einem tragbaren Ersatz, der ein möglichst breites Anwendungsspektrum abdecken können sollte – von faustgroßen Teilen bis hin zu mehreren Metern großen Maschinen. „Wir wollten einen Scanner im Einsteiger bis Profibereich. In der Lehrlingsausbildung bei Bühler ist bereits der 3D-Scanner Peel 3 von Creafom im Einsatz. Damit sind alle sehr zufrieden.“ Deshalb fiel die Wahl erneut auf einen 3D-Scanner von FARO CREAFORM: den HandySCAN 3D mit die Creaform Metrology Suite mit Modulen für die rekonstruktive Konstruktion auf Basis vorhandener Bauteile und die Qualitätskontrolle. „Die Software ist für uns fast noch wichtiger als die Hardware. Hier hat uns FARO CREAFORM wirklich überzeugt“, so Tribelhorn.

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz des 3D-Scanners von FARO CREAFORM ist die digitale Erfassung und Nachkonstruktion eines Bio-Reaktorgehäuses für die passgenaue Konstruktion von zusätzlichem Prozessequipment.

Die Ergebnisse: Flexible Einsätze für digitale Nachkonstruktion und Qualitätskontrolle von Prototypen

Der HandySCAN 3D ist im MakerSpace oft im Einsatz – für immer wechselnde Aufgabenstellungen – etwa bei der Nachkonstruktion bestehender Bauteile, bei Maßhaltigkeitskontrollen bis hin zu Qualitätskontrollen bei Prototypen-Bauteilen. Dazu gehört zum Beispiel die Überprüfung von Siebreinigern, die bei der Vermahlung von Getreide in Mühlen von Bühler dafür sorgen, dass die Siebe von Sichtern frei bleiben und nicht verstopfen, diese spielen somit für die Anlagenverfügbarkeit eine wichtige Rolle. Die Siebreiniger werden im Spritzgießverfahren gefertigt – und die Maßhaltigkeit der Prototypen wurden mit dem HandySCAN 3D überprüft.

Ein anderes Beispiel für den Einsatz des 3D-Scanners von FARO CREAFORM ist die Konstruktion einer neuen Haube für ein Solarmobil. Das Inhouse-Projekt „Solar Energy Racers“ hat mittlerweile schon an mehreren internationalen Langstrecken-Solarrennen – zum Beispiel in Australien (World Solar Challenge) und Südafrika (South African Solar Challenge) – teilgenommen, und bereits mehrere Solarmobile entwickelt und gebaut. Bühler demonstriert mit diesem Projekt die Leistungsfähigkeit erneuerbarer Energien im Bereich Mobilität. Zudem bietet es Auszubildenden und Mitarbeitenden praxisnahe Erfahrungen in diversen Disziplinen, so auch in der Messtechnik. Denn als sich vor einiger Zeit das technische Reglement für die Fahrzeuge änderte, wurde mit dem HandySCAN 3D ein Scan eines vorhandenen Chassis erstellt, um die neu benötigte Fahrerhaube passgenau designen und fertigen zu können.

Mitarbeitende von Bühler haben im Projekt „Solar Energy Racers“ bereits mehrere Solarfahrzeug entwickelt und gebaut. Das Team nimmt regelmäßig an internationalen Langstrecken-Solarrennen teil. Auch hier ist der HandySCAN 3D im Einsatz – um zum Beispiel im Rahmen einer rekonstruktiven Bestandsaufnahme die exakten dimensionalen Maße eines Fahrzeug-Chassis zu erheben.

„Wir stehen noch am Anfang mit dem HandySCAN 3D, noch haben wir nicht alle Funktionalitäten benötigt. Doch wir sehen schon jetzt, dass wir damit schnell und einfach Daten von Prototypen generieren können und damit viele Bereiche bei Bühler bei der Entwicklung von Innovationen unterstützen können. Das System macht uns unabhängig von externen 3D-Scan-Dienstleistern. Damit gewinnen wir als Unternehmen an Schnelligkeit und Effizienz“, freut sich Tribelhorn. „Dabei hilft es sehr, dass der 3D-Scanner sehr bedienerfreundlich ist; die Software ist schlüssig aufgebaut und intuitiv. Der Zeitaufwand für Schulung und Training der Mitarbeitenden ist tief und sie können sofort loslegen. Ein Konstrukteur-Lernender im vierten Lehrjahr konnte in sehr kurzer Zeit nach selbständigem Einarbeiten mit dem System umgehen – und ich staune, was er damit schon alles realisiert hat.“