Mit der Übernahme der Neo-Produktlinie von RPS für industrielle Stereolithographie-Systeme bietet Stratasys eine umfassende Palette von Polymer 3D-Drucklösungen für den gesamten Produktlebenszyklus

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, andere

Anlagen für die Additive Fertigung

3D-Druck-Anlage, strahlbasiert, Metall

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Additive Fertigung

Stratasys erwirbt das Unternehmen RPS

Am 22. und 23. Juni kann die Kongressmesse für die Additive Fertigung live vor Ort oder per Online-Stream besucht werden. Leitmotto der Veranstaltung ist das Thema Nachhaltigkeit. Die 3D Pioneers Challenge findet 2021 rein digital statt.

Neuer Termin ist der 22. bis 23. Juni 2021

Verfahren für die additive Fertigung

CAM für die additive Fertigung

Software

Messe Rapid.Tech 3D

form-werkzeug.de

3D-Druck-Anlage, pulverbettbasiert, Metall

3D-Drucker (für FDM, FFF, etc.)

Rapid.Tech 3D 2021 auf Juni verschoben

Metall-3D-Druckprozess mit Simulation von Anfang bis Ende kennenlernen

Metallfertigungssimulator für 3D-Drucktechnologien

Ein Besuch im Projekthaus Metall-3D-Druck bei Audi in Ingolstadt. Die Form+Werkzeug-Redaktion sprach mit Projektleiter Martin Bock über seine Aufgaben.

Anwendungsfelder und Zukunftsstrategien des Audi Metall-3D-Druckzentrums

Schröder, Susanne

Vor Ort

3D-Druck, der sich auszahlt

Der Volkswagen Konzern hat einen überarbeiteten und mit Elektromotor ausgestatteten Oldtimer-VW-Bus präsentiert. Mehrere Komponenten des beliebten VW-Bulli Typ 2 wurden dazu mit dem Generativen Design-Ansatz von Autodesk optimiert. Dieser Ansatz reduziert den Materialverbrauch und ermöglicht signifikante Gewichtseinsparungen ¿ und damit einen besseren Energieverbrauch und mehr Reichweite. 

VW-Bulli mit E-Motor und generativen Designverbesserungen 

VW und Autodesk holen Oldtimer in die Moderne 

Trumpf präsentiert auf der EMO, wie der 3D-Druck verschiedene Industriebranchen voranbringt. Additive Verfahren ermöglichen komplexe Formen, die es bislang nicht gab. Sie sind leicht und gleichzeitig stabil. Dank digitaler Vernetzung lassen sie sich nahtlos in der bestehenden modernen Produktion einsetzen. Für die individuelle Produktion bis hin zur Einzelstückfertigung ist der 3D-Druck eines der wichtigsten Werkzeuge. Auf der Messe werden neue Anwendungsfelder für den 3D-Druck ebenso präsentiert wie Anwendungsbeispiele aus dem Werkzeug- und Formenbau. 

Additive Fertigung 

3D-Druck in der industriellen Fertigung 

Messe-Chef Michael Kynast sprach mit der Form+Werkzeug über Trends und Themen in der additiven Fertigung und die Weiterentwicklung der Rapid.Tech.

Interview mit dem Geschäftsführer der Messe Erfurt

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Rapid.Tech 2019

Fast 4500 Besucher, 180 Aussteller sowie mehr als 100 Referenten besuchten die mittlerweile 16. Rapid.Tech

AM im Werkzeugbau

Messeveranstalter

Mit der rasanten Verbreitung additiver Fertigungsverfahren entstehen mehr und mehr Herausforderungen. Denn Entpulverung, Supportentfernung und Oberflächenbearbeitung setzen Pulverreste und Stäube frei, die lungengängig, hautreizend und teilweise sogar stark explosiv sein können. Häufig tragen die Anwender nur bei der Entpulverung und weniger beim Postprocessing Schutzanzüge oder nutzen entsprechende Anlagen.  

Sichere Lösung für die AM-Nachbearbeitung 

Eneska Postpro von Joke 

Bei der Metallkaltspritztechnologie beschleunigt eine Raketendüse Luft auf dreifache Schallgeschwindigkeit. Metallteile können so bis zu 1000-mal schneller gedruckt werden als mit bisherigen Verfahren.  

SPEE3D setzt auf kinetische Energie beim 3D-Druck 

Metall-3D-Druck in Warp-Geschwindigkeit 

Auf dem Webportal von Protiq können Kunden ihre 3D-Modelle hochladen, konfigurieren und bestellen. Nun hat Protiq auch noch die Möglichkeit zur Topologieoptimierung geschaffen.

Topologieoptimierung für 3D-gedruckte Teile

Designoptimierung online

Autodesk und VW haben mithilfe von generativem Design mehrere Komponenten des klassischen Bullis optimiert. Die 3D-gedruckten Teile machen die E-Variante des Bulli leichter.

Generatives Design für einen Klassiker

Bulli mit AM-Komponenten

Bei der Wartung von Armaturen müssen oft hohe Kräfte aufgewendet werden, um Rohrleitungen zu öffnen und wieder zu schließen. Trotzdem können die verwendeten Schieberdrehgeräte durch 3D-Druck vereinfacht und kostengünstiger gemacht werden ¿ bei gleicher Stabilität. 

Der auf einer EOS-SLS-Anlage gefertigte Griff hält 900 Nm-Drehmoment stand 

Kunststoff-3D-Druck ersetzt Metallgriff 

34 532 Besucher und damit gut 28 % mehr als im Vorjahr ließen sich von einer eindrucksvollen Formnext mitreißen. Die Ausstellerzahl wuchs auf 852 – im Jahr 2018 waren es 632.

Mehr Besucher treffen auf mehr Aussteller

Formnext 2019 überzeugt

Mit additiv gefertigten Schaumstoffen zeigt EOS, welche Vorteile der 3D-Druck auch im Sportbereich bieten kann. Bestehend aus hochflexiblen Polymerwerkstoffen wie TPU oder PA 11 bietet Digital Foam die Möglichkeit, jedes einzelne Voxel (Volumenpixel) präzise anzupassen. Damit lassen sich Produkte herstellen, die komfortabel, sicher, leicht und individualisierbar sind. Bei der Entwicklung und Produktion solcher 3D-gedruckter Schaumstoffe hilft das Digital Foam-Programm. 

Additiv gefertigte Schaumstoffe von EOS  

3D-Druck trifft Sport 

Beschichtungsverfahren wird für den 3D-Druck weiterentwickelt

Das am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT entwickelte Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA gilt als effiziente und umweltfreundliche Alternative zu den herkömmlichen Beschichtungsverfahren. Wesentliche Vorteile bringt es vor allem dort, wo metallische Bauteile extrem beansprucht und deshalb durch Beschichtung vor Korrosion und Verschleiß geschützt werden sollen. Zusammen mit der Ponticon GmbH arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ILT unter der Bezeichnung EHLA 3D nun daran, das patentierte Verfahren für die additive Fertigung weiterzuentwickeln und damit die Möglichkeiten des Verfahrens um ein Vielfaches zu erweitern.

Metallische Bauteile sind häufig extremen Bedingungen ausgesetzt. Zum Beispiel beim Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, auf Ölbohrplattformen im Meer, in Form von Papierwalzen, Hydraulikzylindern oder als Bremsscheiben in Autos. Spezielle Beschichtungen sollen die Werkstoffe deshalb vor Korrosion und schnellem Verschleiß bewahren. Mit dem technologischen Fortschritt jedoch steigen die Anforderungen auf dem internationalen Markt stetig. Die Nachfrage ist infolgedessen zunehmend gekennzeichnet vom Bedarf nach noch schnelleren Produktionszeiten, individuellen und hoch performanten Bauteilen sowie einem enorm hohen Preisdruck.

Keines der herkömmlichen Verfahren jedoch genügt diesen Standards noch. Sie sind weder ausreichend flexibel, ressourceneffizient noch wirtschaftlich genug, um schmelzmetallurgisch angebundene, dünne Schichten mit hoher Qualität auf Bauteil-Oberflächen aufzutragen. Das Hartverchromen, bis vor nicht allzu langer Zeit das gängigste Verfahren, wird von der EU seit September 2017 nur noch unter strengen Auflagen zugelassen. Denn die elektrochemische Abscheidung von giftigem Chrom (VI) schädigt die Umwelt nachhaltig.

Um diese Lücke zu schließen, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ILT deshalb ein alternatives Beschichtungsverfahren entwickelt: das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA. Seit 2015 kommt es insbesondere für Beschichtungen zum industriellen Einsatz, jetzt erfolgt für EHLA der Schritt in die dritte Dimension.

EHLA punktet im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren in mehrfacher Hinsicht. Nicht umsonst gewannen Wissenschaftler des Fraunhofer ILT dafür 2017 den renommierten Joseph-von-Fraunhofer-Preis. Das von ihnen entwickelte Verfahren verbessert die Vorschubgeschwindigkeit, mit der die Oberfläche bearbeitet wird, im Vergleich zum klassischen Laserauftragschweißen von 0,5 bis 2 Meter pro Minute auf 50 bis 500 Meter pro Minute. Ein Bauteil lässt sich heute also 100 bis 250-mal schneller beschichten. Auch ist es möglich, wesentlich dünnere Schichten aufzutragen. Waren durch konventionelles Laserauftragschweißen Schichten von mindestens 500 Mikrometer Stand der Technik, sind jetzt minimal 25 Mikrometer möglich.

Ein weiterer Vorteil liegt im geringen Wärmeeintrag. Beim klassischen Laserauftrag-schweißen wird der pulverförmige Zusatzwerkstoff in einem verhältnismäßig großen Schmelzbad direkt auf der Bauteiloberfläche aufgeschmolzen, um sie zu beschichten. Das kann die Materialeigenschaften jedoch nachhaltig verändern und kostet eine Menge Energie. Nicht so bei EHLA. Hier werden die festen Pulverpartikel schon in der Luft vom Laser aufgeschmolzen. Sie erreichen die Bauteiloberfläche also bereits im flüssigen Zustand und müssen dort nicht unter hohem Energieaufwand weiter aufgeschmolzen werden. Die Wärmeeinflusszone verkleinert sich so auf fünf bis zehn Mikrometer, beträgt also im Vergleich zum Laserauftragschweißen lediglich noch ein Hundertstel.

So können jetzt auch metallurgisch inkompatible, hitzeempfindliche Werkstoffgruppen miteinander verbunden und verarbeitet werden, Aluminium und Titan zum Beispiel. Insgesamt wird die Bauteil-Oberfläche zudem wesentlich glatter: die Rauheit verringert sich etwa um den Faktor 10. Für die Expertinnen und Experten am Fraunhofer ILT bietet das eine perfekte Grundlage für weitere Entwicklungsschritte.

»EHLA eignet sich im Prinzip für alles, was rotationssymmetrisch ist und auf einer schnellen Drehkinematik bearbeitet werden kann«, sagt Jonathan Schaible, wissen-schaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ILT. »Die Frage ist nur: Warum sollten wir uns auf einfache runde Teile beschränken, wenn eine weitaus größere Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten denkbar ist?«

Aus diesem Grund arbeitet ein Team von Wissenschaftlern seit 2017 daran, eine neue Generation des Verfahrens zu entwickeln. Ihr Vorhaben: Die innovative Technologie für den 3D-Druck zu nutzen. Arbeitstitel: EHLA 3D. Schaibles Promotion darüber dürfte spannende Erkenntnisse zutage fördern. »Im Zentrum steht die Frage, welche speziellen Anforderungen für Maschinen- und Systemtechnik zu erfüllen.

EHLA 3D ermöglicht gleich mehrere einzigartige, verfahrenstechnische Vorteile: hohe Aufbauraten, große Flexibilität und Materialvielfalt und gleichzeitig eine hohe Präzision. »In naher Zukunft sollen selbst komplexe, filigrane Strukturen im großen Maßstab einfach und kostengünstig hergestellt werden können«, sagt Schaible. »Auch individualisierte Bauteile sind denkbar.«

Der erste Prototyp der Anlage ist bereits erfolgreich im Einsatz. Er wurde 2019 in Zusammenarbeit mit der Ponticon GmbH aus Wiesbaden fertiggestellt. Das Konzept dafür basiert auf dem kinematischen Prinzip des Tripoden, einer Konstruktion mit drei Linearmotoren, die über Koppelstangen mit der Bauplattform, auf der das zu bearbeitende Bauteil bewegt wird, verbunden sind. »Das funktioniert ähnlich wie bei der Transrapid-Schwebebahn«, erklärt Schaible. »Der spezielle Aufbau gleicht die Trägheitskräfte weitgehend aus. In unserem Fall kann die Bauplattform dadurch sehr schnelle und präzise Bewegungen ausführen, ohne dass dabei große Schwingungen auftreten.« Inzwischen kann die Anlage so bis zu 25 Kilogramm schwere Bauteile bearbeiten – mit bis zu fünffacher Erdbeschleunigung und Geschwindigkeiten von bis zu 200 Metern pro Minute, bei zugleich sehr hoher Präzision von 100 Mikrometern. Beim herkömmlichen Laserauftragschweißen sind gerade einmal 0,5 bis 2 Meter pro Minute üblich.

»Um die Vorteile von EHLA 3D für einen großen Anwenderkreis im industriellen Umfeld nutzbar zu machen, werden am Fraunhofer ILT derzeit zielgerichtete Forschungsarbeiten durchgeführt«, sagt Schaible. »Auf dem Weg dorthin müssen wir die Komplexität beherrschbar machen.« Zentral sind etwa Prozessüberwachungskonzepte und automatisierte Bahnplanungs-Tools, am wichtigsten bleibt zunächst die Parametervariation im Labor. Bei der Prozessentwicklung müssen alle Parameter exakt aufeinander abgestimmt werden: Geschwindigkeit, Laserleistung und Pulvermenge in Abhängigkeit von der jeweils verarbeiteten Werkstoff-Kombination. »Da gibt es noch eine Menge experimenteller und empirischer Vorarbeit zu leisten. Die ersten Interessenten aus der Industrie haben aber schon ihre Fühler ausgestreckt«, ist Schaible optimistisch. »Wir sind also genau auf dem richtigen Weg.«

Derzeit wird EHLA 3D bereits in einem Projekt des Industriekonsortiums ICTM International Center for Turbomachinery Manufacturing unter Beteiligung zahlreicher namhafter Unternehmen aus den Bereichen Luftfahrt und Turbomaschinenbau weiter erforscht, ein Folgeprojekt ist für 2022 beantragt. Weitere bilaterale sowie öffentlich geförderte Konsortialprojekte und Machbarkeitsstudien sind in Planung. Die Bandbreite der Möglichkeiten für die Fertigung und Verarbeitung von Bauteilen wird mit EHLA um ein Vielfaches erweitert, gleichzeitig effizienter und umweltverträglicher.

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT  

https://www.ilt.fraunhofer.de

3D-Druck eines Fraunhofer ILT-Schriftzuges aus drei verschiedenen Pulverwerkstoffen als Demonstrator-Bauteil für das neue, hochproduktive EHLA-3D-Verfahren

16:9

20:7

Originalverhältnis

Außenansicht der pE3d-Tripodanlage der Ponticon GmbH im EHLA-3D-Labor des Fraunhofer ILT in Aachen

Die Tripod-Kinematik in Aktion: stationäre Pulverzufuhrdüse und bewegte Bauplattform zur Durchführung schneller und präziser Vorschubbewegungen

2021-11-03_Fraunhofer ILT

ausgabe 04/2021

ausgabe 03/2021

ausgabe 02/2021

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