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22.12.2016

Arburg-Freeformer in der industriellen additiven Fertigung

Breites Einsatzspektrum und prozesssicherer Dauerbetrieb

Der Freeformer arbeitet auf Basis von Standardgranulaten, wie sie auch für das Spritzgießen eingesetzt werden. Der Originalwerkstoff wird zunächst im Plastifizierzylinder aufgeschmolzen und auf einen über drei Achsen beweglichen Bauteilträger aufgetragen. So entsteht Schicht für Schicht das gewünschte dreidimensionale Bauteil.

Verarbeitung von Hochtemperatur-Kunststoff

Abstandshalter aus Hochtemperatur-Kunststoff © Arburg

Mit dem Polyetherimid (PEI) Ultem 9085 verarbeitet der Freeformer jetzt erstmals einen Hochtemperatur-Kunststoff. Bemerkenswert ist bei dieser Anwendung, die in Frankfurt zu sehen war, auch die Schichthöhe von nur rund 0,14 Millimetern und damit verbunden die Bauteilqualität. Die 0,09 Gramm schweren Abstandshalter, die in Allrounder-Spritzgießmaschinen von Arburg verbaut werden, entstehen in einer Kleinserie von 70 Stück. Die Bauzeit beträgt insgesamt rund drei Stunden. Die PEI-Teile bieten gute mechanische Eigenschaften und eignen sich für hohe Dauergebrauchstemperaturen. Sie verfügen über eine sehr hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit sowie elektrische Durchschlagsfestigkeit und sind beständig gegen UV- und Gammastrahlen. Das Material kann daher auch sehr gut für Anwendungen in der Automobilindustrie und Luftfahrt zum Einsatz kommen.

Freeformer für industriellen Dauerbetrieb ausgelegt

Kniehebel-Modell mit 30 Gelenken © Arburg

Wie sich auf dem Freeformer komplexe Funktionsbauteile prozesssicher im Dauerbetrieb und ohne hohe Stückkosten produzieren lassen, zeigte auf der K ein Kniehebel-Modell im Maßstab 1:16. Das Bauteil wurde in rund 200 Stunden über die gesamte Laufzeit der Messe Tag und Nacht im Dauerbetrieb additiv aus ABS gefertigt. Die zweite Austragseinheit trägt Stützmaterial auf, um die erforderlichen komplexen Geometrien zu realisieren. Der aus rund 100 Millionen Tropfen entstehende „Klotz“ füllt praktisch den gesamten Bauraum aus, der für max. 154 x 134 x 230 Millimeter große Teile ausgelegt ist. Nach Auflösen der Stützstruktur im warmen Wasserbad verfügt das Modell – wie der Kniehebel einer „richtigen“ Spritzgießmaschine – über rund 30 bewegliche Gelenke. Das Endgewicht beträgt 738 Gramm.

Vielfältige Einsatzbereiche

Komplette Bauteilgruppe im bereits montierten Zustand additiv gefertigt © Arburg

Wirtschaftlich ist auch die Möglichkeit der Funktionsintegration durch Kombination von Teilefertigung und Montage in nur einem Arbeitsgang. Komplette Bauteilgruppen können so im bereits montierten Zustand additiv gefertigt werden. Dies demonstrierte auf der formnext ein belastbares Funktionsbauteil aus dem chemisch widerstandsfähigen Bio-Polyamid Grilamid BTR 600. In rund 22 Stunden entsteht mit Hilfe von Stützstrukturen eine über Gelenke bewegliche Seilrolle mit Gehäuse und Befestigungshaken. Die über die standardmäßig vorhandene zweite Austragseinheit aufgebauten Stützstrukturen werden anschließend im warmen Wasserbad aufgelöst. Das Teilegewicht beträgt 61,5 Gramm, die Schichthöhe 0,27 Millimeter.

Ein weiterer denkbarer Einsatzbereich des Freeformers ist, Montagevorrichtungen, Greifer für Automation und andere Betriebsmittel schnell, flexibel und kostengünstig zu produzieren. Bezüglich des Themas Gewichtsreduktion und Leichtbau können beispielsweise bionisch optimierte Bauteile konstruiert und hergestellt werden, ohne fertigungstechnische Zwänge, wie sie beim Spritzgießen gegeben sind, berücksichtigen zu müssen.

Implantat aus resorbierbarem Kunststoff

Implantat auf medizinischem PLA-Granulat © Arburg

Hinsichtlich Branchen und Einsatzbereichen sind dem Freeformer prinzipiell kaum Grenzen gesetzt. In der Medizintechnik kann er zum Beispiel für die additive Fertigung von individuell angepassten Implantaten und Orthesen sowie für Modelle zur Operationsvorbereitung eingesetzt werden. Dass sich auf dem Freeformer zudem prinzipiell die gleichen Materialien verarbeiten lassen wie auf einer Allrounder-Spritzgießmaschine, zeigt Arburg am Beispiel eines medizinischen Polylactids. Das PLA-Material wird langsam im Körper abgebaut und eignet sich daher besonders für Implantate. Auf der formnext 2016 produzierte ein Freeformer aus einem PLA-Granulat exemplarisch additiv ein Implantat für Gesichts- und Schädelknochen.

Bildergalerie mit Anwendungsbeispielen, gefertigt auf dem Arburg Freeformer

  • Ein in eine vernetzte Industrie-4.0-Anwendung integrierter Freeformer individualisiert „smarte“ Kofferanhänger, indem er eine 3D-Grafik aus TPE aufbringt. © Arburg

    Ein in eine vernetzte Industrie-4.0-Anwendung integrierter Freeformer individualisiert „smarte“ Kofferanhänger, indem er eine 3D-Grafik aus TPE aufbringt. © Arburg

  • Ein in eine vernetzte Industrie-4.0-Anwendung integrierter Freeformer individualisiert „smarte“ Kofferanhänger, indem er eine 3D-Grafik aus TPE aufbringt. © Arburg

    Ein in eine vernetzte Industrie-4.0-Anwendung integrierter Freeformer individualisiert „smarte“ Kofferanhänger, indem er eine 3D-Grafik aus TPE aufbringt. © Arburg

  • Hält was aus: Nussknacker aus dem Freeformer © Arburg

    Hält was aus: Nussknacker aus dem Freeformer © Arburg

  • In rund drei Stunden Bauzeit fertigt ein Freeformer aus dem Hochtemperatur-Kunststoff PEI eine Kleinserie von 70 Abstandshaltern.© Arburg

    In rund drei Stunden Bauzeit fertigt ein Freeformer aus dem Hochtemperatur-Kunststoff PEI eine Kleinserie von 70 Abstandshaltern.© Arburg

  • In rund drei Stunden Bauzeit fertigt ein Freeformer aus dem Hochtemperatur-Kunststoff PEI eine Kleinserie von 70 Abstandshaltern.© Arburg

    In rund drei Stunden Bauzeit fertigt ein Freeformer aus dem Hochtemperatur-Kunststoff PEI eine Kleinserie von 70 Abstandshaltern.© Arburg

  • Auf dem Freeformer gefertigtes Kniehebel-Modell. Nach Auflösen der Stützstrukturen lässt sich das 738 Gramm schwere Bauteil über rund 30 Gelenke bewegen. © Arburg

    Auf dem Freeformer gefertigtes Kniehebel-Modell. Nach Auflösen der Stützstrukturen lässt sich das 738 Gramm schwere Bauteil über rund 30 Gelenke bewegen. © Arburg

  • Aus einem medizinischen PLA-Granulat produziertes, individuell angepasstes Implantat für Schädelknochen © Arburg

    Aus einem medizinischen PLA-Granulat produziertes, individuell angepasstes Implantat für Schädelknochen © Arburg

  • Komplette Bauteilgruppe im bereits montierten Zustand additiv gefertigt: Eine über Gelenke bewegliche Seilrolle aus Bio-Polyamid mit Gehäuse und Befestigungshaken. © Arburg

    Komplette Bauteilgruppe im bereits montierten Zustand additiv gefertigt: Eine über Gelenke bewegliche Seilrolle aus Bio-Polyamid mit Gehäuse und Befestigungshaken. © Arburg

  • Arburg stellt den Freeformer für die industrielle additive Fertigung samt Steuerung am Stammsitz in Loßburg, Nordschwarzwald, her. © Arburg

    Arburg stellt den Freeformer für die industrielle additive Fertigung samt Steuerung am Stammsitz in Loßburg, Nordschwarzwald, her. © Arburg

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Thema des Monats: additive Fertigung, Bild: Altair/AP Works


Weiterführende Information
  • Frei formen
    FORM + Werkzeug 04/2014, SEITE 14 - 15

    Frei formen

    Perspektiven der Generativen Fertigung im Werkzeugbau

    Der VDMA Werkzeugbau und der Arbeitskreis Werkzeug- und Formenbau des IPH Hannover veranstalteten einen gemeinsamen Infotag bei Arburg. Die...   mehr

Unternehmensinformation

ARBURG GmbH + Co KG

Arthur-Hehl-Straße
DE 72290 Loßburg
Tel.: 07446 33-0
Fax: 07446 33-3365

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