{{{sourceTextContent.title}}}

Kann dieses 3D-Drucksystem für Metall die Produktion von Additiven in Maschinengeschäften üblich machen?

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Ein neues Metall-AM-System für Lose von Endanwendungsteilen wurde entwickelt, um eine Produktivität und Maschinenpreisgestaltung zu ermöglichen, die mit einer CNC-Werkzeugmaschine vergleichbar ist.

{{{sourceTextContent.description}}}

Wenn Additive Manufacturing (AM) eine Lösung für die Produktion sein soll - also nicht nur für Funktionsteile, sondern für Funktionsteile in Produktionsmengen - dann muss es nach den Regeln der Produktion spielen. Das heißt, Geschwindigkeit und Kosten sind die wichtigen Erfolgsmaßstäbe.

Dies ist eine andere und klarere Bewertung der Rolle und Wirksamkeit der AM als sie üblicherweise diesem Prozess unterliegt. Typischerweise werden als Qualifikation für den gewählten Produktionsprozess Teilekonstruktionen angesehen, die auf keine andere Weise hergestellt werden können - Konstruktionen, die die Freiheit von AM nutzen, interne Merkmale des Teils, komplizierte Geometrien wie Gitter und komplexe Formen wie topologieoptimierte Formen zu erzeugen. Dies ist ein begrenzter Anwendungssatz. AM kann erst dann für einen breiteren Teil der Mainstream-Produktionsanwendungen konkurrieren, wenn seine Geschwindigkeit und sein Preis seinen Einsatz über alle geometrischen Vorteile hinaus rechtfertigen.

Auf der diesjährigen Formnext-Messe in Frankfurt, der weltweit führenden Messe für AM-Technologie, stellte Desktop Metal erstmals sein "Shop System" vor, das, wie es heißt, darauf abzielt, die produktionsbegleitende Fertigung in CNC-Maschinenwerkstätten zu bringen, indem es eine Geschwindigkeit und Kosten bietet, die mit dem für die CNC-Bearbeitung typischen Tempo und der Preisgestaltung der Ausrüstung vergleichbar ist. Die Konstruktionsrate der Maschine von bis zu 700 Kubikzentimetern pro Stunde entspricht Hunderten von Teilen (je nach Größe) innerhalb von sechs bis 12 Stunden oder 70 kg Teilen pro Tag. Der Startpreis für das kleinste Modell mit einem Fassungsvermögen von 4 Litern beträgt 150.000 Dollar. Größere Modelle sind bis zu 16 Liter erhältlich.

Sowohl die Geschwindigkeits- als auch die Preisangaben sind mit Qualifizierungsmerkmalen versehen. Die Fertigstellung des gedruckten Metallteils aus dieser Maschine erfordert einen Sinterofen, was die Vorlaufzeit für eine Charge von Teilen um Stunden verlängert und den Gesamtpreis des Systems um etwa 80.000 Dollar erhöht. Dennoch handelt es sich hierbei um eine Produktionstechnologie, die in der Größenordnung dessen liegt, was die Hersteller für Produktions-Metallbearbeitungsgeräte bezahlen.

Das AM-Verfahren, das das Shopsystem verwendet, ist das Binderstrahlverfahren. Ein Bindemittel bindet Metallpulver Schicht für Schicht und erzeugt Grünlinge, die ihre endgültige Härte und Dichte beim Sintern erreichen, ohne dass das Metall dabei schmilzt. Ungebundenes Pulver stützt die Teile während des Baus, d.h. es gibt keine Stützstrukturen, die nach dem 3D-Druck entfernt werden müssen, und die Teile können in allen drei Dimensionen des Bauvolumens verschachtelt werden. Teile, die in diesem Verfahren hergestellt werden, weisen nach Angaben des Unternehmens Eigenschaften auf, die mit dem Gießen vergleichbar sind, mit Ausnahme der Teiledichte und der geometrischen Präzision - beides geht über das hinaus, was beim Gießen normalerweise erreicht wird. Die Oberflächengüte nach dem 3D-Drucken und Sintern beträgt 4 Mikrometer Ra. Glattere Oberflächen und/oder feinere Maßtoleranzen kommen von der Durchführung einer sekundären Bearbeitung des Werkstücks, höchstwahrscheinlich einer maschinellen Bearbeitung.

"Dies ist eine Maschine mit Metallzusätzen für den Einsatz in der Werkstatt, in der Nähe von CNC-Werkzeugmaschinen", sagt Jonah Myerberg, Mitbegründer und CTO von Desktop Metal. Die werkzeugmaschinenähnlichen Kosten sind zum Teil das Ergebnis eines vereinfachten Maschinendesigns im Vergleich zu dem etablierteren, schnelleren und automatisierten Produktionssystem des Unternehmens, das auf eine additive Produktion in größerem Maßstab ausgerichtet ist. Beim Shopsystem tragen die Bediener beim Reinigen der Maschine oder beim Nachfüllen von Pulver persönliche Schutzausrüstung - nicht aber beim Betrieb. Herr Myerberg stellt dies in den Kontext, indem er darauf hinweist, dass die Anforderungen an den Personenschutz geringer sind als bei anderen routinemäßig in der Werkstatt durchgeführten Prozessen, wie z.B. dem Schweißen.

Für Maschinenwerkstätten ist eine wichtige potenzielle Anwendung dieser Fähigkeit als Alternative zum Gießen. Die Bearbeitungszeiten sind oft eine Geisel der Vorlaufzeiten von Gießereien, die Gussteile liefern. Mit dem AM-Produktionsmetall im eigenen Haus kann der Betrieb seine eigenen endkonturnahen Teile je nach Bedarf ohne Vorlaufzeit von einem externen Lieferanten drucken.

Nur, dass diese Lösung eine Besetzung besser machen kann. Drucken statt Gießen, da das endkonturnahe Verfahren keine Werkzeuge erfordert und Teile mit Geometrien hergestellt werden können, die auf andere Weise nicht oder nur schwer zu realisieren sind. Wenn die AM-Maschine allein durch Geschwindigkeit und Preis um Produktionsmöglichkeiten konkurrieren kann, kommen die zusätzlichen Möglichkeiten, die sich aus einem additiven Prozess ergeben, als zusätzlicher Vorteil hinzu.

{{medias[133743].title}}

{{medias[133743].description}}

{{medias[133744].title}}

{{medias[133744].description}}

{{medias[133745].title}}

{{medias[133745].description}}