Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und  Umformtechnik und das Maschinenbau-Unternehmen Metrom haben ein enorm schnelles 3D-Druck-Verfahren für Industrie und Fertigung entwickelt.

Aufgetragen: Im realen 5-Achs- 3D-Druck-Prozess werden große Bauteile fast stützstrukturfrei erzeugt

16:9

Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) ist ein innovatives, schnelles und günstiges 3D-Druck-Verfahren.

Verfahren für die additive Fertigung

Hybride Werkzeugmaschinen (additiv und substraktiv)

Anlagen für die Additive Fertigung

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Kunststoff

Additive Fertigung

Industrieller  Highspeed-3D-Druck

Die Hans Weber Maschinenfabrik und Reichenbacher Hamuel arbeiten im Bereich Additive Fertigung zusammen. Im ersten Schritt bringen die beiden fränkischen Technologieunternehmen 3D-Druck und Fräsen in einer Anlage zusammen.

Die Hypridmaschine von Weber Additive und Reichenbacher während des Druckprozesses.

Fräsmaschinen

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Hybride Werkzeugmaschinen

Drucken und Fräsen auf einer Anlage

Unter dem Titel „Think bigger – print faster“ stellte Weber sein Know-how und sein Produktportfolio rund um den Bereich Additive Fertigung/3D-Druck erstmals online im Rahmen eines Live-Events vor. Mehr als hundert Gäste aus aller Welt nahmen teil.

 Ludwig Weber (links), Geschäftsführer der Hans Weber Maschinenfabrik, und Manuel Kolb, Kaufmännischer Leiter des Bereichs Weber Additive, diskutierten mit internationalen Teilnehmern vor der Kamera und parallel online im Netz.

Hans Weber ludt zum Branchentreff

Ein thematisch und personell hochkarätig besetzter Fachkongress mit wegweisenden Schlüsselvorträgen ist das Markenzeichen der Rapid.Tech 3D. Mit Herausforderungen und Lösungsansätzen von Additive Manufacturing (AM) für eine klimaneutrale Mobilität greifen die Keynotes das Thema Nachhaltigkeit als Leitmotto des Kongresses auf.

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, andere

PVC-Additive

Andere Werkstoffe

Werkstoffe für additive Verfahren

CAM für die additive Fertigung

Software

Messe Rapid.Tech 3D

form-werkzeug.de

Filamente für additive Verfahren

Keynotes nehmen Nachhaltigkeit ins Visier

Die Planungen der Formnext mit einem hybriden Messekonzept und einer echten Präsenzmesse vom 16. bis 19. November in Frankfurt stößt auf ein positives Echo der Aussteller: Bereits Ende April hatten 351 Unternehmen aus der gesamten Welt ihre Teilnahme an der Formnext 2021 zugesagt.

Die Formnext 2021 ist als Hybridmesse geplant.

Messe formnext

Schon 350 Aussteller-Anmeldungen

Auf den Rapid.Tech 3D-Foren ›Software, Prozesse & Konstruktion‹ sowie ›Werkzeug-,Modell- & Formenbau‹ stellen Anwender Beispiele für nachhaltige AM-Lösungen vor.

Impressionen des digitalen Rapid.Tech 3D-Fachkongresses

20:7

Foren zeigen nachhaltige AM-Praxislösungen

Rund 100 Aussteller und mehr als 80 Referenten aus Europa und den USA erwarten vom 17. bis 19. Mai 2022 ihr Publikum zur Kongressmesse Rapid.Tech 3D in Erfurt.

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Messeveranstalter

Rapid.Tech 3D – Erstes LIVE AM-EVENT in Deutschland in 2022

Das SKZ zeigt, wie ein Spritzgieß-Prozesses mithilfe additiv gefertigter Bauteile optimiert werden kann.

Eine modular aufgebaute und für das Laser-Sintern optimierte Greifergrundplatte

Greifer

Automatisierungstechnik

Handling, Handhabungstechnik

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Greifer für die Kunststofftechnik

Hebeeinrichtungen (Greifer, Sauger)

Logistik

Handhabung

3D-gedruckte Greifer steigern die Effizienz im Spritzgießprozess

Rekordverdächtige SLM-Druckanlage für Großteile von SLM auf der formnext präsentiert

Zylindrische Bauteile mit einem Durchmesser von 1,8 Metern und einer Höhe von 1,6 Metern sollen sich mit dem NXG XII 600E aufbauen lassen

Selektives Laserschmelzen von Kunststoff, Metall, Keramik

Pulverbettverfahren

 Lösung zur Herstellung von XL-Metallbauteilen

Die Rapid.Tech 3D bringt die Akteure des Additive Manufacturing vom 4. bis 6. Mai 2021 wieder in Erfurt zusammen. Neu ist ein Mix aus Live- und Digital-Event. Erste Aussteller sind bereits angemeldet.

Hält schon Ausschau nach Besuchern: AM-Figur von Antonius Köster

Rapid.Tech 3D 2021: Live und digital

Im Rahmen der Formnext Connect wurde der erste Preis der „purmundus challenge 2020“ an die Firma Huhn Cycles vergeben, die dank 3D-Druck Stabilität und Leichtigkeit in einem Fahrradrahmen vereinen konnten.

Das Moorehuhn Bike mit additiv gefertigtem Rahmen wurde auf der Formnext Connect mit dem ersten Preis bei der purmundus challenge 2020 ausgezeichnet

Qualitäts- / Wirtschaftspreis

Qualitätsmanagement

Moorehuhn Bike gewinnt purmundus challenge 2020

Nachhaltigkeit heißt der rote Faden, der sich vom 4. bis 6. Mai 2021 durch alle Foren der Kongressmesse Rapid.Tech 3D ziehen wird. Der Kongress findet erstmals auch digital statt, die Ausstellung ist als Präsenzveranstaltung geplant.

Soll 2021 wieder die Rapid.Tech 3D beherbergen: das Congresscenter Erfurt

Fachkongress und Messe 2021

Rapid.Tech 3D: Leitidee Nachhaltigkeit

Weltweit ist es erstmalig gelungen, wichtige Quadrupol-Bauteile für Linearbeschleuniger aus reinem Kupferpulver additiv zu fertigen

Ein fertiges Quadrupol-Viertelsegment mit materialsparenden Hohlstrukturen und Kühlkanälen

3D-Druck-Anlage, pulverbettbasiert, Metall

Additiv gefertigte Kupferbauteile

Neuronales Netzwerk soll Analyseprozesse automatisieren und Kosten senken

Das Zeiss In-Process-Monitoring identifiziert und klassifiziert Defekte im Pulverbett

Zeiss und EOS kooperieren beim Pulverbett-Überwachungssystem für den 3D-Druck

Neue Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten stellt das Fachbuch ‘Disruptiver 3D-Druck’ vor

Ralf Anderhofstadt, Marcus Disselkamp: Disruptiver 3D-Druck, Neue Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten, ISBN 978–3–446-47020–0

Fachbuch ‘Disruptiver 3D-Druck’

Dienstleistung auf Basis einer neuen Hybrid-Maschine

Das neue Bearbeitungszentrum C 42 U MPA von Hermle ist leistungsfähig und präzise, aber nicht käuflich. Geht es um additive Fertigung, agiert Hermle Maschinenbau als ein Dienstleister, der weiß, wie Formenbauer kurze Taktzeiten und hohe Bauteilqualitäten erzielen können.

Was die neue MPA 42 von Hermle zustande bringt, klingt paradox: Statt mit weniger, verlassen die Rohlinge den Arbeitsraum der Hybridmaschine mit deutlich mehr Masse. Wie das funktioniert, verrät das Kürzel ›MPA‹:  Es steht für das Metall-Pulver-Auftrag-Verfahren, das Hermle vor rund sieben Jahren zur Marktreife gebracht hat. Mit der neuen Maschinengeneration gewinnt der generative Fertigungsprozess deutlich an Präzision und Schnelligkeit.

Die neue MPA 42 steht bei der Hermle Maschinenbau GmbH (HMG) in Ottobrunn. Das hundertprozentige Tochterunternehmen der Maschinenfabrik Berthold Hermle AG agiert seit 2009 vom bayerischen Außenposten aus und hat sich mit den Jahren zu einem Dienstleister für die additive Fertigung entwickelt. Geschäftsführer Rudolf Derntl öffnet die Türen der Schallschutzumhausung der MPA 42, hinter der sich ein stark modifiziertes 5-Achs-Bearbeitungszentrum vom Typ C 42 U versteckt. Neben der Spindel ragt eine Düse in den Arbeitsraum, eine Sprüheinheit für Kühlschmiermittel fehlt dagegen. »Die Lavaldüse beschleunigt das Pulver und schießt es gezielt auf den aufgespannten Metallrohling«, erklärt Derntl.

Überhitzter Wasserdampf und Stickstoff spielen eine ebenso wichtige Rolle wie die Düsengeometrie, damit das Pulver Überschallgeschwindigkeit erreicht und sich durch die Deformation beim Aufprall verbindet. Ein Dampferzeuger und fünf Pulverförderer finden im hinteren Teil der Anlage Platz. Allen Auftragsmaterialien und Rohlingen gleich ist ihre Duktilität: »Es funktionieren sehr viele Metalle, da der Auftrag auf plastischer Verformung basiert. Demnach muss auch die Oberfläche der Halbzeuge duktil sein«, ergänzt der Geschäftsführer. Zum Einsatz kommen in der Regel neben im Werkzeugbau üblichen Warm- und Kaltarbeitsstählen mit hohem Kohlenstoffanteil auch Kupfer und Ampcoloy.

Kupfer leitet die Wärme deutlich schneller ab als die verarbeiteten Werkzeugstähle. Für die Konstruktion von Spritzgussformen hat daher die Materialkombination aus Stahl und Kupfer einen entscheidenden Vorteil: »Mit der additiven Fertigung bringen wir Kupfer an die Stellen des Werkzeugs ein, die für Kühlkanäle keinen Platz haben. Der Kupferkern leitet beim Spritzgießen die Wärme an den nächst gelegenen Kühlkanal deutlich schneller ab, als Stahl. Der Anwender spart dadurch wertvolle Sekunden bei der Kühlzeit und die Oberflächenqualität der Kunststoffteile verbessert sich«, führt Derntl aus.

Die fünf Achsen des Bearbeitungszentrums erlauben eine nahezu beliebige Ausrichtung des Pulverstrahls zum Bauteil und sorgen dabei für eine maximal mögliche Gestaltungsfreiheit. Kühlkanäle können damit direkt auf den gekrümmten Oberflächen eines Rohlings aufgebaut werden. So erhalten auch größere Spritzgussformen eine konturnahe Kühlung, ohne das gesamte Bauteil additiv aufzubauen. Grenzen setzt lediglich der Arbeitsraum der C 42 U MPA.  »Je nach Geometrie liegt das Größenlimit für den additiven Prozess bei je 600 mm in der Länge und Breite. In der Regel sind die Bauteile jedoch kleiner«, erläutert Derntl. Besonders eignet sich die Maschine auch zur Herstellung zylindrischer oder konischer Bauteile wie zum Beispiel gekühlte Vorkammerbuchsen. Durch Materialauftrag bei rotierendem Bauteil werden Taschen und Kanäle effizient gefüllt und mit Werkzeugstahl eingeschlossen.

Neben der Realisierung effizienter Kühlungen bietet das MPA-Verfahren noch weitere interessante Anwendungsmöglichkeiten. Viele Materialien verdichten sich durch den Auftrag derart, dass sich die Bauteiloberflächen problemlos auf Hochglanz polieren lassen. Damit genügt die HMG bei Spritzgussformen selbst höchsten Ansprüchen.

Mit dem MPA-Verfahren können auch Funktionselemente wie Heizdrähte oder Sensoren zur Temperaturüberwachung der Kavität in Stahl oder Kupfer eingebettet und damit in das Werkzeug integriert werden – ideal für eine variotherme Temperaturführung. Doch auch jenseits des Spritzgießens zahlen sich die Möglichkeiten der MPA-Technologie aus. »Bei einer mit integrierten Heizelementen ausgestatteten Leimdüse behalten beispielsweise Klebstoffe über die gesamte Düsenbreite die ideale Verarbeitungstemperatur. Der Sensor im Werkzeug ermöglicht eine echte Regelung«, verdeutlicht Rudolf Derntl.

Das Wissen, wo Materialkombinationen Sinn ergeben, wie Kühlkanäle und Funktionselemente am besten angelegt werden und die Möglichkeit, Formwerkzeuge einteilig zu bauen, ist die Stärke der HMG. »Wir verkaufen keine Maschinen, sondern Know-how«, erklärt der Geschäftsführer. Das Team aus Ottobrunn berät Konstrukteure von Spritzgusswerkzeugen, greift 3D-Modelle auf und optimiert durch Kühlkanal, Funktionselement oder Multimaterial-Kombination die später mit diesem Werkzeug gefertigten Spritzgussteile. »Es geht um reduzierte Taktzeiten und höhere Bauteilqualitäten, die mit anderen Technologien sonst nur schwer zu erreichen sind«, betont Derntl.

Mit einer eigenen CAM-Software generieren die Anwendungstechniker den Code für die Maschinensteuerung. Dies beinhaltet nicht nur die Bahnbewegungen, sondern auch die Pulvermengen, bestimmte Temperaturen und den Wechsel zwischen Materialaufbau und Fräsen. »Da kein CAD/CAM-Hersteller den besonderen, alternierenden Prozess – fräsen, auftragen, fräsen – abbilden konnte, haben wir die Software selber geschrieben. Dadurch können wir jederzeit auch auf besondere Kundenwünsche eingehen«, ergänzt der Geschäftsführer. Die Experten sitzen quasi Tür an Tür.

Ist die Vorarbeit abgeschlossen, schickt der Kunde seinen Rohling an die HMG. »Zu 95 Prozent bauen wir auf einem Halbzeug auf, das der Kunde selbst auf seiner Fräsmaschine vorbereiten kann«, erklärt Kundenberater Oliver Müller. So kommt das Bauteil schon mit gefrästen Kühlkanälen oder Taschen für den Kupferauftrag nach Ottobrunn.  Hier prüft das HMG-Team den Rohling auf Maßhaltigkeit und schaut, ob die Konstruktionsvorgaben eingehalten wurden. »Zum Beispiel dürfen keine Fasen an den Taschen sein. Für den Pulverauftrag brauchen wir scharfe Kanten«, erklärt Müller.

Vor Prozessbeginn kommt das Bauteil in die Heizstation und wird auf circa 300 Grad Celsius gebracht. Denn auch wenn das Material nicht aufgeschweißt wird, geht es nicht ganz ohne Temperatur: Sowohl Substrat als auch das Metallpulver müssen für eine bessere Duktilität erhitzt werden. Die Energie zur Beschleunigung des Pulvers kommt aus dem Wasserdampf. Beim Durchgang beider Komponenten durch die Düse erreicht das Pulver die notwendige Überschallgeschwindigkeit. Damit auch während der Bearbeitung die Temperatur konstant bleibt, beheizt die MPA 42 das Bauteil bis zum letzten Spanabtrag. »Wir verhindern so Temperaturgradienten, die Spannungen, Risse oder Verzug bedeuten«, verdeutlicht Rudolf Derntl.

Im Fertigungsprozess wird abwechselnd Material aufgetragen und zerspant. Nach dem Pulverauftrag werden Details wie feine Rippen in das neue Material gefräst, Kühlkanäle werden mit einem wasserlöslichen, metallenen Material gefüllt und per MPA-Auftrag wieder mit einer Stahlschicht verschlossen. »Das Füllmaterial können wir später im Wasserbad ausspülen und erhalten so die gewünschten Hohlräume«, erklärt Müller. Mit dem Pulverstrahl werden Aufbauraten von 200 bis 400 Kubikzentimeter pro Stunde erreicht, bei Kupfer sind nahezu 1000 Kubikzentimeter möglich.

Das neue Herz des umfassenden Dienstleistungsangebots

»Mit der neuen Maschine sind wir up to date und heben unsere MPA-Technologie auf eine neue Leistungsstufe. Sie ist das Herz unseres Dienstleistungsangebots«, betont Geschäftsführer Derntl. Ihm ist es wichtig, alle Prozesse inhouse abzubilden – von der Beratung, Optimierung und Machbarkeitsprüfung über die Werkstoff-Untersuchung bis hin zum finalen Qualitätscheck. »Damit sind wir agil und schützen unser Know-how und das unserer Kunden.«

Berthold Hermle AG Maschinenfabrik 

https://www.hermle.de

Lesen Sie außerdem in dieser Ausgabe:

<ul><li>Serviceleistung 3D-Druck: Individuelle Lösungen für den Formenbau</li><li> Rundum-Sorglospakete: Formenbauer setzt auf partner-Know-how</li><li>Wenn jede Sekunde zählt: Kombi-Kompetenz als idealer Problemlöser</li></ul>

Ausgabenartikel

Kombinationsbearbeitung: Die MPA 42 verbindet den additiven Materialaufbau mit hochpräziser Zerspanung 

Abtragen, Füllen, Auftragen, Fräsen: Nachdem die gefrästen Kühlkanäle mit einem wasserlöslichen Metallpulver gefüllt sind, erfolgt der nächste Metallpulver-Auftrag (links); nach dem Pulverauftrag kommt der Feinschliff (rechts)

Ohne Temperatur geht’s nicht: Um die Maschinennutzung zu optimieren, werden  die Halbzeuge vor Fertigungsbeginn in einer Heizstation auf Prozesstemperatur gebracht

Auf der Rückseite der Anlage sind die Pulverförderer verbaut – sie können bequem von außen neu beladen werden

Ein Rohling mit gefüllten Kupfertaschen Im nächsten Schritt werden diese durch Auftragen von Stahl verschlossen

Auf- und Abtragen mittels Hybridmaschine: Nach dem Ausfräsen der Taschen (links) trägt die C 42 U MPA Kupferpulver auf (Mitte). Im Anschluss wird überflüssiges Material wieder abgetragen (rechts)

Hermle_Name - Hauptartikel

Die Hermle Maschinenbau GmbH (HMG)  am Standort Ottobrunn bei München ist ein Tochterunternehmen der Maschinenfabrik Berthold Hermle AG. Der Unternehmensschwerpunkt: Grundlagenforschung und Entwicklung von neuen Technologien auf dem Gebiet der generativen Fertigung.  Seit mehreren Jahren bietet HMG zudem umfangreiche Fertigungskapazitäten an,  mit denen die Herstellung großvolumiger Bauteile im patentierten MPA-Verfahren exklusiv für Hermle-Kunden realisiert werden.

Tel. +49 89 6735900 <a href="http://www.hermle.de" target="_blank">www.hermle.de</a>

Udo Hipp ist Marketingleiter bei Hermle in Gosheim, <a href="mailto:udo.hipp@hermle.de">udo.hipp@hermle.de</a>

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