Die mobile Fabrik auf 15 Quadratmetern
Die Herstellungsindustrie ist der dezentralen, mobilen Produktion einen Schritt näher gekommen. Das ist insbesondere für kritische Produkte spannend, die so nahe wie möglich am Abnehmer, unabhängig vom Standortfaktor produziert werden. Diese Fabrik zum Mitnehmen kann selbst Reinraumbedingungen anbieten.
Hier kommt die Fabrik. Auf 33 Kubikmetern ist eine komplette Fertigungsstraße verbaut.
Foto: Fraunhofer IPA
Transportabel, flexibel und überall einsatzfähig – CassaMobile ist eine transportfähige Kompaktfabrik, die sich in einem 20-Fuß-Container nach ISO-Standard befindet. Die Produktionskette ist je nach Bedarf modular anpassungsfähig. Sie besteht aus Komponenten, wie Fräsmodulen, Reinigungs- und Sterilisieranlagen. Zusätzlich ist der Raum mit einer Station ausgestattet, die es ermöglicht, Fertigungsteile unter Schutzatmosphäre zu verpacken. Das Herzstück der Produktionskette allerdings bildet ein 3D-Drucker. Alles, was sonst noch benötigt wird, sind ein Strom-, Wasser- und Druckluftanschluss.
Die mobile Fabrik im Container wurde von Wissenschaftlern und Ingenieuren des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Zusammenarbeit mit Partnern des EU-Projekts CassaMobile entwickelt. Mitgewirkt haben insgesamt elf Parteien aus sechs Ländern.
Anwendungsfelder der transportablen Produktionskette
Der Grundgedanke hinter der mobilen Fertigungsanlage ist die schnelle Verfügbarkeit essenzieller Bauteile. Per LKW gelangt der Container dank seiner genormten Maße ganz ohne Eskorte schnell und sicher an jeden Einsatzort. Dadurch können individuelle Einzelteile zeitnah und in nächster Nähe zum Bestimmungsort gefertigt werden. Für die Fertigung im medizinischen Bereich wird die mobile Fabrik bereits eingesetzt. Dabei werden Schablonen für Knochenoperationen erstellt, sowie individuelle Orthesen und Industriegreifer. Für andere Bereiche wie die Herstellung einzelner Auto-Ersatzteile fernab von industriellen Fertigungsstätten oder das schnelle Anfertigen wichtiger Bauteile in Katastrophenfällen ist der Einsatz des CassaMobile durchaus denkbar.
Die mobile Fabrik ist zudem für die Industrie interessant. Unternehmen sollen darauf zurückgreifen können, um ihren Absatz zu steigern. Denn mit ihr können Fertigungsteile direkt in der Nähe des Kunden entwickelt und konstruiert werden. Selbst wenn am ausgewählten Standort weder geeignete Produktionsflächen noch eine ausgebaute Infrastruktur verfügbar sind.
Komplette Fertigungsstraße auf kleinstem Raum
Bei der Planung des Containers wurde darauf geachtet, dass das Volumen von 33,1 Kubikmetern bis in den kleinsten Winkel genutzt wird. Systeme überwachen jeden einzelnen Schritt während der Produktion. Durch automatisierte Anlagen entfällt die manuelle Montage der gefertigten Einzelkomponenten. Zusätzlich übernimmt eine Reihe spezifischer Prozessmodule bei der Endbearbeitung die Reinigung oder Sterilisation.
Die Fertigung kann sowohl additiv als auch subtraktiv erfolgen. Der am Fraunhofer IPA entwickelte 3D-Drucker ist in der Lage, zwei Arbeitsmedien zu verarbeiten. Zum einen Polyamid für das Bauteil selbst, zum anderen ein Stützmaterial, meist Polyvinylalkohol (PVA), das nach dem Druck mittels eines Lösungsmittels entfernt wird. Der gesamte Druckvorgang wird durch Kameras überwacht. Dadurch kann bei auftretenden Fehlern sofort reagiert werden. Für subtraktive Materialbearbeitung ist ein rechnergestütztes numerisches CNC-Modul zuständig. Dieses verfügt über fünf Achsen und kann dadurch komplexe Werkstücke bearbeiten. Außerdem lassen sich mit Hilfe dieser Maschine auch Oberflächen glätten.
Modulare Produktion und Reinraum möglich
Der Blick ins Innere verrät: Die Module drängen sich dicht an dicht, die mobile Fabrik ist keine Dauerlösung.
Quelle: Fraunhofer IPA
Diverse Komponenten können ausschließlich im Reinraum gefertigt werden. Ein Filtermodul sorgt für saubere und partikelfreie Luft im Container und entfernt jegliche Verunreinigung durch ständige Umwälzung. Entsprechend ist der Container nach DIN EN ISO 14644-1; Klasse 6 zertifiziert – der Innenraum ist temperatur- und feuchtigkeitsreguliert.
Jedes Modul besitzt eigene Steuerkonsolen. Diese sind jedoch miteinander vernetzt und können zentral durch ein einfaches Mensch-Maschine-Interface gesteuert und programmiert werden. Es stehen insgesamt sechs Module zur Verfügung, die je nach Bedarf im Container Platz finden:
- 3D-Drucker
- CNC-Bearbeitungsmodul
- Fertigungsmodul
- Reinigungsmodul
- Sterilisationsmodul
- Versorgungseinheit
Vom Krankenhaus bis zur Industrie einsetzbar
Direkt vor Ort produzieren zu können, wo Bedarf herrscht, eröffnet neue Möglichkeiten. Dabei können Liefer- und Transportengpässe vermieden werden – gerade dann, wenn der Faktor Zeit nicht zu vernachlässigen ist. Zu den ersten Anwendungsbereichen gehören unter anderem die medizinische Versorgung und Katastropheneinsätze. Hierbei wird die mobile Produktionskette zum Lösungsvorschlag. Denkbar wäre sogar der Einsatz in Unternehmen. Diese können davon profitieren, dass das CassaMobil standortunabhängig eingesetzt werden kann und die Produktion direkt beim Kunden stattfindet.
Container werden nicht nur als mobile Fabriken, sondern auch als moderne Baustoffe eingesetzt.
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