TCT Germany 1.2 by TCT Magazine

TCT DEUTSCH BAND 1 AUSGABE 2 www.tctmagazine.com

BLEIB COOL

SLM SOLUTIONS SPRICHT ÜBER KONTURNAHE TEMPERIERUNG AM BEISPIEL EINES KERNS FÜR EINE DRUCKGIESSFORM BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

Schneller zum Erfolg mit industriellem 3D-Druck Additive Fertigung ermöglicht disruptive Innovationen und neue Geschäftsmodelle. Doch wie muss sich Ihr Unternehmen verändern, um in kurzer Zeit Erfolge zu erzielen? EOS und Additive Minds ist Ihr Technologie- und Beratungspartner, um das volle Potenzial der additiven Fertigung auszuschöpfen: Von der Bauteilauswahl bis zum Aufbau einer Serienfertigung. Beschleunigen Sie Ihre Transformation zum 3D-Druck-Champion.

Frankfurt / Main | 14. – 17.11.17 Halle 3.1 | Stand G50 www.eos.info/formnext-free-ticket

Shaping the Future of Manufacturing

BAND 1 IAUSGABE 2

ISSN 1751-0333

IMPRESSUM INHALTLICH VERANTWORTLICHER

James Woodcock e: james@rapidnews.com t: + 44 1244 952 391 GRUPPENREDAKTEUR

Daniel O’Connor e: daniel.oconnor@rapidnews.com t: + 44 1244 952 398 STELLVERTR. GRUPPENREDAKTEUR

Laura Griffiths e: laura.griffiths@rapidnews.com t: + 44 1244 952 389 REDAKTIONSASSISTENT

BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

www.cambridge-sensotec.co.uk sales@cambridge-sensotec.co.uk +44 (0)1480 462142

Samuel Davies e: samuel.davies@rapidnews.com t: + 44 1244 952 390 NEWSDESK

Cambridge Sensotec, Spezialist für die Messung des Rest-Sauerstoffs in Schutzgasatmosphären und Hersteller der Rapidox Gas-Analysatoren, arbeitet mit führenden Herstellern in der Additiven Fertigung, um leistungsstarke Sauerstoff-Sensoren zu liefern.

+44 (0) 1244 680222 REGELMÄSSIGE BEITRÄGER

Todd Grimm tgrimm@tagrimm.com

Die Sensoren werden als OEM-Komponenten zur nahtlosen Integration in Metall-3D-Druckern geliefert und verfügen über viele Standardfunktionen.

GRUPPENWERBELEITUNG

Carol Hardy e: carol@rapidnews.com t: + 44 1244 952 386 VERKAUFSLEITUNG

Kelley-Jo Beattie e: kelley-jo.beattie@rapidnews.com t: + 44 1244 952 365

Der Rapidox kann mit einem Sensor von unter 1ppm bis zu 100% O2 messen, der bei Temperaturen von bis 600°C operieren kann.

WERBELEITUNG

Christine Joinson e: christine.joinson@rapidnews.com t: + 44 1244 952 385 ZIELGRUPPENENTWICKLUNGS- UND MARKETING-ASSISTENTIN

Für weitere Informationen wenden Sie sich an die Experten in der Sauerstoffanalyse.

Rebecca Bohn e: rebecca.bohn@rapidnews.com t: + 44 1244 680 222

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The TCT Magazine is published bi-monthly by Rapid News Publications Ltd Carlton House, Sandpiper Way, Chester Business Park, Chester CH4 9QE, GB, herausgegeben.

t: + 44 (0) 1244 680222 f: + 44 (0) 1244 671074 © 2017 Rapid News Publications Ltd Obwohl wir uns bestens darum bemühen, sicherzustellen, dass die in dieser Veröffentlichung enthaltene Information korrekt ist, übernimmt der Verlag keinerlei Verantwortung für irrtümlich veröffentlichte Information oder hierin ausgedrückte Meinungen. Alle Rechte für The TCT Magazine vorbehalten. Teilweise oder ganze Reproduktion ohne vorherige schriftliche Genehmigung des Verlags ist strengstens untersagt.

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31/07/2017 12:23:56 Der Spezialist für kleine Teile

Das Familienunternehmen hat sich auf die Fertigung komplizierter kleiner Bauteile spezialisiert, die sich durch hohe Präzision , Passgenauigkeit und Funktionalität auszeichnen. Mit einer breiten Palette verschiedener StereolithographieWerkstoffe können verschiedene Serienwerkstoffe simulieren werden. Die über 20-jährige Erfahrung , eine vielfältige Werkstoffauswahl und Anlagentechnik ermöglicht uns es , auf verschiedene Anforderungen und Wünsche unserer Kunden einzugehen. Dadurch ist es möglich, schnell auf Wünsche zu reagieren und diese umzusetzen. Auch die Fertigung Ihrer Teile innerhalb von 24 Stunden ist möglich. Die Einfärbung unser Teile ist mit unseren eigenentwickelten, patentierten Verfahren möglich. Kontaktieren Sie uns : Phone +49 37208 882902 Web www.der-sl-profi.de Mail info@der-sl-profi.de

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ADDITIVE FERTIGUNG

SIEMENS MOBILITY INDIVIDUALISIERT DANK ADDITIVER FERTIGUNG DIE KLEINSERIENPRODUKTION

Fotos: Mit freundlicher Genehmigung von Siemens Mobility

ERWEITERUNG DES SERVICE ANGEBOTS UND OPTIMIERUNG DER LIEFERKET TE

„Die individualisierte Kleinserienfertigung mit dem FDM-3D-Druck hat unser Serviceangebot sowie unsere Lieferkette von Grund auf verändert. Die Additive Fertigung ermöglicht uns nicht nur die Annahme von On-Demand-Aufträgen, sondern auch die nötige Flexibilität, um Kundenanforderungen schneller zu erfüllen und unnötige Lagerbevorratung zu vermeiden.“ Michael Kuczmik, Siemens Mobility, Head of Additive Manufacturing

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Ihre persönliche Eintrittskarte

BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

REDAKTIONSSCHREIBEN

FITNESSPLAN DER ADDITIVEN FERTIGUNG VOM SOFA ZUM 5KM-LAUF

alls Sie mal auf der Webseite der TCT Show unter Kontakt geschaut haben, ist Ihnen vielleicht ein Bild eines Typen aufgefallen, der aussieht, als hätte er mich verschluckt. Das bin ich, zu Zeiten meines Maximalgewichts - dank einer Diät, Sport und einer Vorliebe für Dating-Apps habe ich knapp über 25 kg verloren. In letzter Zeit allerdings kamen die Pfunde klammheimlich wieder zurück; das passiert nun einmal, wenn man es sich in einer Beziehung gemütlich einrichtet und eine Bäckerei nur eine Autominute entfernt aufmacht. Also habe ich beschlossen, mit dem Laufen anzufangen. Alle früheren Versuche sind kläglich gescheitert, da ich nicht wusste, wie ich mir meine Kräfte einteilen sollte. Dieses Mal war jedoch alles anders, dank eines Bluetooth-Kopfhörers, guter Laufschuhe und einer Fitness-App ‚Vom Sofa zum 5km-Lauf‘. Ich habe bereits vier Wochen des achtwöchigen Trainingsplans absolviert und ich kann schon jetzt die Vorteile eines schrittweisen Konditionsaufbaus erkennen.

Unmittelbar nach dem Vortrag war ich am Stand von Guyson. Das Team dort stellte sein neuestes Pulverrückgewinnungssystem vor, das einen Großteil der Handarbeit in der Metall-AF eliminiert. Auf dem Weg vom Guyson-Stand lag Russell Finex, deren 80-jährige Erfahrung im Siebbereich endlich in der Branche Anwendung findet. Gleich um die Ecke waren PDJ Vibro, die seit über 50 Jahren Teile entgraten und polieren.

Die AF-Branche (Additive Fertigung) hatte das gleiche Problem: mangelnde Einteilung der Kräfte.

Ich habe mit Nick Allen von 3DPRINTUK darüber gesprochen, wie frustrierend Materialabfall beim Selektiven Lasersintern (SLS) ist, und ich habe mich außerdem mit NatureWorks LLC getroffen, einem der weltweit größten Zulieferer von PLA (Polymilchsäure), die angesichts des mangelnden Bewusstseins hinsichtlich der komplizierten Kompostierung von PLA immer verärgerter werden. Ihre Geschichte der Herstellung von PLA ist absolut faszinierend, und ich werde an anderer Stelle noch mal darauf eingehen, aber an ihrem Stand herrschte merkliche Frustration über das mangelnde Wissen in der Branche bezüglich der komplizierten Kompostierungstechniken, die für den Abbau von PLA erforderlich sind.

Die AF hat immer schon versucht zu laufen, bevor sie gehen kann, und dabei immer schon von Serienproduktion, Industrie 4.0 oder „Intelligenter Fertigung“ gesprochen, während die Anwender immer noch mitten in Großraumbüros entpulvern oder Metallpulver in Schubkarren herumschieben.

Allein die Tatsache, dass wir den Umweltschutz-Aspekt ansprechen, die Tatsache, dass wir uns mit dem Thema der Gesundheit am Arbeitsplatz auseinandersetzen, dass wir ergänzende Technologien ernst nehmen und umgekehrt, ist für mich allerdings schon ein klares Indiz dafür, dass die AF endlich ihren Laufrhythmus findet.

Bei der TCT Show 2017 hat sich die AF gutes Schuhwerk, einen Bluetooth-Kopfhörer und eine App besorgt - und hat sich obendrein noch einer Gesundheitsprüfung unterzogen.

Ich hoffe, dass ich ungefähr um die Zeit, wenn die formnext powered by tct stattfindet, einen 5km-Lauf absolvieren werde; ich bin gespannt, ob die Additive Fertigung auch Schritt halten kann.

Die Prüfung kam von einem der einzigen Vorträge des herausragenden Programms des Konferenzteams, zu dem ich es geschafft habe. Die Präsentation wurde gemeinsam vom Manufacturing Technology Centre, UK und der UK Health and Safety Executive gehalten. Chris Ryall und Samantha Hall beleuchteten die Gesundheitsund Sicherheitsaspekte für Arbeiter, die metallischen AFPulvern ausgesetzt sind - bis hin zu einer Studie über die Menge an Metall, die in Urinproben festgestellt wurde!

DANIEL O’CONNOR, GRUPPENREDAKTEUR (Dieser Leitartikel wurde vom Englischen ins Deutsche übersetzt)

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Beschleunigung von 3D-Technologien

CAD/CAE SOFTWARE 3D DRUCKEN ADDITIVE FERTIGUNG WERKZEUGE, VORRICHTUNGEN UND ZUBEHÖR WERKZEUGMASCHINEN METROLOGIE INSPEKTION

1 - 3 MÄRZ 2018

SNIEC, SHANGHAI, CHINA

JETZT AUSSTELLEN www.tctasia.com.cn

BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

titelgeschichte

8. BLEIB COOL

SLM Solutions spricht über konturnahe Temperierung am Beispiel eines Kerns für eine Druckgießform.

AUTOMOBILBRANCHE

11. DIE PRODUKTION WIRD AUF TOUREN GEBRACHT

Die stellvertr. Gruppenredakteurin Laura Griffiths schreibt über die Partnerschaft von Additive Industries mit dem Sauber Formel 1 Team.

13. VORANTREIBEN DER BAUTEILOPTIMIERUNG

Laura spricht mit Concept Laser über die Optimierung von ferngesteuerten Fahrgestellen.

14. DESKTOP- 3D-DRUCK EROBERT DAS FLIESSBAND

Gruppenredakteur Daniel O’Connor schaut auf die preisgekrönte TCTAnwendung von VW und Ultimaker.

19. FORMNEXT POWERED BY TCT 2017 VORSCHAU 2017 findet zum dritten Mal unsere Frankfurter Messe zu Industrie 4.0 Technologien statt. In dieser Vorschau sehen wir uns die Neuigkeiten aus dem Ausstellungsbereich an.

MATERIALIEN

41. WIEDERAUFARBEITUNG VON SINTERMATERIAL

Daniel schaut sich die neuartige Technologie von GSPro an, die den Einsatz von recyceltem Pulver für SLS-Maschinen erhöht.

42. TODD GRIMMS KOLUMNE Dämpfen Sie Ihre Begeisterung.

29. ALLES ANDERE ALS BELIEBIG

Redaktionsassistent Sam Davies besucht Palo Alto, Kalifornien, um HP’s neueste Entwicklungen an der Open Materials Plattform zu erkunden.

32. DIE PULVERPERSPEKTIVE

Daniel geht hinter die Kulissen der innovativen Metallpulverfirma LPW.

37. OPTIMIEREN VON METALLPULVERN FÜR ADDITIVE FERTIGUNG

Malvern’s PhD Materialwissenschaftler Cathryn Langley’s Kolumne über Best Practices für den Umgang mit Metallpulvern für die additive Fertigung.

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KONTURNAHE TEMPERIERUNG AM B EINES KERNS FÜR EIN DRUCKGIESSFORM

IE OSKAR FRECH GMBH & CO. KG IST WELTMARKTFÜHRER IM BEREICH DER DRUCKGIESSMASCHINEN für das Warm-und Kaltkammerverfahren. Zurzeit beschäftigt die Firma etwa 800 Mitarbeiter weltweit, wovon knapp 430 Mitarbeiter am Stammsitz in Deutschland tätig sind, der sich in Schorndorf-Weiler mit den Standorten Plüderhausen, Urbach und Velbert befindet. Gegründet wurde das Unternehmen als Hersteller von Druckund Spritzgussformen im Jahre 1949 von Oskar Frech in Schorndorf bei Stuttgart. 1965 übernahm der Maschinenbau-Ingenieur Wolfgang Frech die Verantwortung. Als Impulsgeber war er für die Erweiterung der Produktpalette um KaltkammerDruckgießmaschinen sowie für die internationale Ausrichtung des Unternehmens mit derzeit 20 Tochtergesellschaften verantwortlich. Seit jeher zeichnet sich die Oskar Frech GmbH & Co. KG durch höchste Qualität und Perfektion in der Herstellung von Druckgießmaschinen und Druckgießwerkzeugen aus. Wo Zuverlässigkeit und Sicherheit fest einprogrammiert sind, sprechen hoher technologischer Anspruch, weltweite und intensive Kundenbetreuung sowie ein umfassendes Dienstleistungsspektrum für die Zufriedenheit unserer Kunden.

FAST 70 JAHRE ERFAHRUNG AUS DEM WERKZEUGBAU UND DEM DRUCKGUSS Vor zehn Jahren startete die Oskar Frech GmbH mit dem industriellen 3D-Druck. Im Jahre 2007 stellte Frech den ersten FGS-Verteiler (Frech Gating System) für das angussarme Gießen vor. Ohne die additive Fertigungstechnologie wäre die FGS Technik gar nicht denkbar gewesen. Die logische Konsequenz war der Aufbau der additiven Technologie im Hause FRECH und damit verbunden die Anschaffung einer SLM 280 Ende 2015. Die Hauptanwendungen der additiven Verfahren in der Druckgießtechnik bei Oskar Frech sind die bereits erwähnten FGS-Verteiler, Prototypen sowie

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6 ABBILDUNG: CAD-BILD EINES KERNS Einsätze für Druckgießformen mit der sogenannten konturnahen Temperierung (KnT).

MIT DEM VERLAUF DER KNT- KANÄLE IM INNEREN DES BAUTEILS

Bei dieser Art der Temperierung (d. h. Heizung und Kühlung) von Segmenten, wie zum Beispiel Kerne und Schieber, werden spezielle Kanäle im Inneren des Einsatzes mit Hilfe des additiven Verfahrens hergestellt. Ihre Struktur und Form ist optimal an die Geometrie des konkreten Einsatzes und an seine Funktion in einer Druckgießform angepasst. Damit die Temperierung tatsächlich sehr effizient ist, müssen die Kanäle dicht an der Oberfläche (d. h. an der Kontur) des Bauteils erstellt werden. Durch langjährige Erfahrung aus dem Werkzeugbau, spezielles Fachwissen sowie ein tiefgehendes Verständnis des Druckgießprozesses, ist FRECH dazu in der Lage die optimale Auslegung der KnT zu konzipieren, sodass die thermischen Prozesse im Druckguss bestmöglich ablaufen, die Prozesszyklen gekürzt werden und die Qualität der Produkte verbessert wird.

KONTURNAHE TEMPERIERUNG FÜR FORMEINSÄTZE In der SLM 280 Maschine von SLM Solutions werden bei Oskar Frech momentan zwei Materialien bearbeitet: eine Aluminiumlegierung sowie der Werkzeugstahl 1.2709. Während die Al-Legierung hauptsächlich für die Herstellung von Prototypen verwendet wird, werden aus dem Werkzeugstahl 1.2709 Einsätze für Druckgießformen mit speziellen, komplexen Kanälen für die konturnahe Temperierung gefertigt. Für die Herstellung solch komplizierter innenliegender

Temperierkanäle kommen nur generative Fertigungsverfahren zum Einsatz. Die konturnahe Temperierung für Druckgießformeinsätze eröffnet neue Möglichkeiten einer sehr effizienten Temperierung von Kernen, Schiebern oder sogar von Ambossen. So konnten dank der bei Oskar Frech konzipierten konturnahen Temperierung erhebliche Verbesserungen hinsichtlich sowohl des Druckgießprozesses als auch der Qualität der produzierten Bauteile erzielt werden: • Mit Hilfe der verwendeten Kerne, Schieber und des Ambosses mit der KnT wurde eine Verkürzung der Abkühlzeit um ca. 60% von 12 Sek. auf 5 Sek.erreicht

titelgeschichte BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

M BEISPIEL EINE

6 ABBILDUNG: SLM

280 BEI OSKAR FRECH

• Verkürzung des Gesamtprozesszyklus um mehr als 12% • Druckgussteile weisen fast keine Materialfehler auf • Nur vereinzelte Poren und keine Lunker in den Bauteilen Neben der Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Druckgießprozesses sowie der Erhöhung der Bauteilqualität liegen weitere Vorteile der KnT in der Optimierung des Sprühprozesses („Minimal Sprühen“) und in einer Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten. Geschwindigkeitsverbesserungen und den Features wie dem neuen Gasstromsystem, realisieren die Leute allmählich, was sich damit alles machen lässt.“ Besuchen Sie SLM Solutions auf der formnext am Messestand E70, in Halle 3.0

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Beginn einer neuen Ära in Konstruktion und Fertigung Durch Innovation, Kooperation und Beratung hat GE Additive ein Netzwerk aus Menschen und Unternehmen geknüpft, welches sich für Fortschritte in der additiven Fertigung einsetzt. Nicht nur für uns, sondern für alle. So brachten wir Maschinen- und Materialanbieter sowie Designexperten an einen Tisch und erweiterten unsere bestehenden Kompetenzen; nun wollen wir Ihnen dabei helfen, additive Technologien in Ihre Produktionsabläufe zu integrieren. Zusammen führen wir die Fertigung in eine neue Dimension. Auf ge.com/additive zeigen wir Ihnen, was auch für Sie möglich ist.

Automobilbranche

W O R D S : L A U RA GRI FI T H S

N DER FORMEL 1 SIND DIE VORTEILE der additiven Fertigung nichts Neues. Von McLaren bis hin zu Ferrari – die Schwergewichte verwenden alle auf irgendeine Weise 3D-Druck, sei es für Spezialwerkzeuge oder um Teile für die Endanwendung zu ermöglichen. Das letzte Team, das seine Investitionen in additive Fertigung ausbaut, ist das Schweizer Team Sauber F1, das vor kurzem eine dreijährige technologische Zusammenarbeit mit Additive Industries eingegangen ist, um die Produktion von Metallteilen für rennfertige Wagen und Drittanwendungen zu steigern. Angestoßen wurde dies bei der letzten formnext powered by tct, als Additive Industries ihre MetalFAB1Technologie vorstellten – eine Metall-PulverbettFusionstechnologie, die charakterisiert und darauf ausgerichtet werden kann, die Anforderungen regulierter Industrien zu erfüllen. Sauber, die bereits seit über zehn Jahren Polymer-3D-Drucktechnologie verwenden, trafen sich bei der Ausstellung mit dem niederländischen Hersteller und brachten ihr Bestreben zum Ausdruck, ihre internen 3D-Druckfähigkeiten um Metall-Technologie zu erweitern. Daan Kersten, der CEO von Additive Industries, sagte Sauber habe „die immer mehr zunehmende Bedeutung der additiven Fertigung von Metallteilen in der Formel 1 erkannt“. Infolgedessen willigte Sauber ein, der Erstkunde des MetalFAB1 Process and Application Development Tool zu sein, welche eine Einsteigerversion der MetalFAB1-Maschine ist, die für die Verfahrens- und Anwendungsentwicklung sowie Prototypenentwicklung konzipiert ist. Der Plan ist, Erstanwendern den Freiraum zu geben Erfahrungen mit additiver Metallfertigung zu sammeln und dann auf Serienproduktion auszubauen, was dank des

Daan A.J. Kersten, Additive Industries & Monisha Kaltenborn, Sauber F1

modularen Aufbaus von MetalFAB1 schnell möglich ist. Sauber wird anfangs seinen Prozess mit einem internen System entwickeln und zu Beginn erst mal mit der Technologie und der Fertigung von Testkomponenten klarkommen, um sicherzustellen, dass die Teile die strengen Normen erfüllen. Danach soll dann auf ein Fließbandsystem in voller Größe mit mehreren Modulen für die Serienproduktion aufgestockt werden. Als Teil der Vereinbarung wird Sauber über zwei Jahre hinweg in zwei Systeme investieren, die in vier unterschiedlichen Metallpulvern arbeiten werden, zwei pro Maschine. „Dank der modularen Vorgehensweise können sie in ein Entwicklungswerkzeug für Verfahrensanwendung investieren und das dann später ausbauen“, erklärte Daan. „Unser System ist das einzige, das das kann. So kann das System mit ansteigender Nachfrage ausgebaut werden.“ Aufgrund des rasanten Tempos der Formel 1 müssen Teams in der Lage sein, schnell zu reagieren. Diese internen Fertigungskapazitäten ermöglichen Sauber, sowohl Teile für seine eigenen internen und Formel-1-Wagen zu fertigen, als auch Dritte zu beliefern. „Da sich diese innovative Fertigungstechnologie noch

in der Anfangsphase der Industrialisierung befindet, ist dies der perfekte Zeitpunkt für uns, uns zusammen mit unserem neuen Partner dieser Herausforderung zu stellen“, kommentierte Monisha Kaltenborn, CEO & Teamchef des Sauber F1 Teams, als die Zusammenarbeit verkündet wurde. „Dadurch können wir nur gewinnen und uns das nötige Knowhow in diesem Bereich aneignen und entwickeln. Es ist unsere Aufgabe, neue Standards zu setzen.“ Additive Industries wird mit dem Team zusammenarbeiten, um maximalen Wissenstransfer zu garantieren und sie bei der steilen Lernkurve zu unterstützen, indem sie Teile speziell für die Metall-AF optimieren und gleichzeitig diese Erfahrung in ihre Produktentwicklung einfließen lassen. Das Unternehmen hat bereits Fortschritte in anderen Branchen wie beispielsweise Luftund Raumfahrt gemacht. In diesem Rahmen hat Sauber im letzten Jahr Airbus APWorks als einen seiner wichtigen Beta-Kunden gewonnen und zudem Erfolg im Bereich der Industrieanlagenfertigung mit der United Grinding Group gesichert, wo drei Monate nach Markteinführung die erste Phase des Systems ausverkauft war. „So arbeiten wir am liebsten mit unseren Kunden“, fügte Daan hinzu. „Unser Ziel ist jetzt, Systeme an jeden zu verkaufen. Wir wollen uns mit Unternehmen zusammentun, die das Bestreben haben, auf Serienproduktion aufzustocken, und ihnen helfen. Wir wollen ihre Anwendungen verstehen, so dass wir unseren Prozess und unser Equipment verbessern können, um ihre Ansprüchen zu erfüllen.“ Besuchen Sie Additive Industries bei der formnext powered by tct, 14. - 17.11.2017, Frankfurt am Main, Stand F40.

LINKS: SAUBER’S FORMEL 1 BOLID. 5OBEN: METALFABI PROZESS- &

ANWENDUNGSENTWICKLUNGSWERKZEUG

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BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

DIE PRODUKTION WIRD AUF TOUREN GEBRACHT

Somos materials Neu auf den Markt - Somos Taurus ®

Dank eines Portfolios, das aus einer Vielzahl von branchenführenden Materialien besteht, können Sie sicher sein, dass Sie ein Somos®-Material finden, das zu den Anforderungen Ihres nächsten Projekts passt – einschließlich Teile für Endanwendungen! Somos® Taurus, die neueste Ergänzung der hochrobusten Reihe von Stereolithografie (SLA)-Materialien, kombiniert thermische und mechanische Leistung, die bisher nur durch 3D-Drucktechniken, wie beispielsweise FDM und SLS, erreicht wurden. Wenn Sie derzeit nicht über eigene 3D-Druckmachinen verfügen, können wir den Kontakt mit einem Dienstleistungsunternehmen herstellen, das Ihre Projekte in kurzer Zeit verwirklichen wird. Nehmen Sie Kontakt mit Somos® auf unter www.dsm.com/somos

Automobilbranche

VORANTREIBEN DER BAUTEILOPTIMIERUNG

enn Sie dieses Jahr auf der RAPID + TCT oder der Additive Manufacturing Users Group Konferenz waren, ist Ihnen vielleicht auch ein seltsames aber unbestreitbar cool aussehendes ferngesteuertes Auto im Ausstellungsbereich um die Füße gerast. Dieses Auto ist das Resultat einer Kooperation zwischen GoEngineer und Concept Laser und das Neueste des 3D-Technologie-Anbieters: ein Schaustück seiner umfangreichen Möglichkeiten von 3D-Scannen und Topologieoptimierung bis hin zum 3D-Druck. Unter der Leitung von Manufacturing Application Manager Tyler Reid gestaltete das Team herkömmliche Rennwagenfahrgestell eines handelsüblichen ferngesteuerten Traxxas-Autos mittels Reverse-Engineering um und schuf so eine vollständig integrierte Baugruppe, die an einem Stück gefertigt werden konnte. Am Anfang fertigte das Team mit einem Creaform HandySCAN 700 Rotlicht-Laserscanner einen 3D-Scan des ursprünglichen Fahrzeugaufbaus an. Die so erfassten 3D-Daten wurden dann in Geomagic geladen, um die Geometrie zu rekonstruieren. „Im Vorgriff auf zukünftige Design-Optimierung haben wir nur ein paar der wichtigsten Montagepunkte am Fahrgestell rückentwickelt – die Teile, die wir behalten müssten, wenn wir viele der Komponenten wiederverwenden würden“, erklärte Tyler. „Sachen wie beispielsweise die Achsaufhängung, wo die Elektronik aufliegt. Für alles, was dazwischen liegt, haben wir einen großen Arbeitsbereich geschaffen.“ Dieser Bereich wurde dann in solidThinking Inspire transportiert, ein Topologieoptimierungswerkzeug, mit dem man Lastpunkte spezifizieren, festlegen wo das Design-Material benötigt wird und Finite-Elemente-Analyse (FEA) sowie Simulationsstudien durchführen kann, um aufzuzeigen, wie sich das Bauteil hinsichtlich Belastung verhalten wird. Nach Herstellung einer organischen Grundform formte Tyler mit dem PolyNURBS in Inspire das Hauptdesign, bevor dann in SolidWorks Einzelheiten wie Elektronik-Anschlusspunkte hinzugefügt wurden. „Da es sich um einen Pulverbett-Laser handelte, gab es überhaupt keine Probleme mit der komplexen Geometrie des Teils“, sagte Tyler und bemerkte, dass wenn das Design von Anfang an für

Metallpulver optimiert worden wäre, die Sache ganz anders ausgesehen haben könnte. „Stützstrukturen konnten erstellt werden, und die Form passt hervorragend für diese Art Maschine.“ Da das Fahrgestell knapp 46 cm lang ist, ist die Anzahl der Maschinenhersteller, die einen Druck dieser Größe und Komplexität bewältigen können, enorm eingeschränkt. X LINE 2000R von Concept Laser ist mit 80 cm x 40,6 cm x 50,8 cm die weltweit größte Pulverbett-Metall-AFBauplattform und somit ideal für diese Konstruktion geeignet. Die Teileanzahl wurde drastisch reduziert: von sieben einzelnen Spritzgusskomponenten zu einem einzigen 3D-Druck aus Aluminium. Es besteht die Möglichkeit, weitere Komplexität zu konstruieren, indem bestimmte Teile ausgehöhlt werden oder Gitterstrukturen integriert werden, um noch mehr Gewicht zu sparen. „Wenn wir durch Optimierung der Konstruktion eventuell Gewicht sparen oder die Steifigkeit erhöhen können während gleichzeitig die Festigkeit beibehalten wird, sind wir allen anderen einen

entscheidenden Schritt voraus“, sagt Tyler. „Wir haben sieben Teile dieses Autos zu einem Teil zusammengefügt, und das ist einer der Hauptnutzen der AF: Sie animiert dazu, Teile zu verbinden und fördert Komplexität auf der Einzelteilebene an Stelle von Simplizität vieler Teile.“ Tyler ging sogar noch einen Schritt weiter in diesem Projekt: Er experimentierte mit anderen Teilen des Fahrzeugs, optimierte Heckspoiler und Halterung, Querlenker, Reifen und DruckformTools, um Carbonteile herzustellen. Obwohl Rennwagen Innovation in der Automobilbranche im Kleinformat darstellen, ist es laut Tyler durchaus möglich, das hier Gelernte im gesamten Automotive-Bereich zu nutzen und durch analysegeleitetes Design leistungsfähigere, leichte Teile zu schaffen und somit Materialkosten und Energieverbrauch zu senken. Im Moment geht es jedoch darum, große Träume zu haben und klein anzufangen. „Es ist ziemlich schwierig die Konstruktion eines kompletten Fahrgestells zu optimieren“, erklärte Tyler. „Wenn wir eine Komponente nehmen, im echten Leben in der Automobilbranche, könnte die gesamte Unibody-Struktur so sein. In der Realität würden wir das allerdings an kleineren, einfacheren Teilen machen.“ Besuchen Sie Concept Laser bei formnext powered by tct, 14. 17.11.2017, Frankfurt am Main, Stand E30.

OBEN: OPTIMIERTES DESIGN IN SOLIDWORKSS

5OBEN & UNTEN: FRONT- UND HECKDESIGN 6

ORIGINAL TRAXXAS-MODELL

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BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

TE X T : L a u r a G r iffith s

Automobilbranche

DESKTOP3D-DRUCK EROBERT DAS FLIESSBAND

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Automobilbranche

„Heißen Sie das Banale, das Alltägliche mit offenen Armen willkommen“, riet der Branchenexperte Todd Grimm den Besuchern der TCT Show im Jahr 2015. Er drängte die versammelten Massen, die Kostenund Zeitersparnis des 3D-Drucks für Werkzeuge, Vorrichtungen und Zubehör zu nutzen, und dies in der gesamten Branche anzuwenden. Angesichts der Anzahl von Werkzeug-Fallstudien, die hier bei uns in der TCT-Zentrale eingehen, haben viele Todds Ratschlag befolgt. „3D-gedruckte Werkzeuge, Vorrichtungen und Zubehör“ könnten jedoch in den Tiefen des „Tals der Enttäuschungen“ des 3D-Druck-Hype-Zyklus nach Gartner für 2017 gesehen werden. Die jährliche Marktforschung behauptete ebenfalls, dass diese Anwendung für den 3D-Druck etwa 5 bis 10 Jahre von der allgemeinen Akzeptanz entfernt sei. Zwei der mainstreamtauglichsten Marken in ihren jeweiligen Branchen, Ultimaker und Volkswagen Autoeuropa, haben gezeigt, dass in diesem Fall Gartners Analyse falsch ist. Es geht kaum mehr Mainstream als 3D-Drucker im Wert von unter 4.000 GBP, die täglich für die Fertigung von über 100.000 Fahrzeugen pro Jahr genutzt werden. VW ist der weltweit zweitgrößte Automobilhersteller und dank eines visionären Werksleitungsteams profitieren mittlerweile ein erheblicher Anteil seiner Fahrzeuge in erheblichem Ausmaß von 3D-gedruckten Werkzeugen, Vorrichtungen und Zubehör. Durch die Teile, die auf Maschinen gefertigt werden, die manch einer abwertend

BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

N SACHEN 3D-DRUCK in der Automobilbranche geht es hauptsächlich um die Gewichtseinsparung bei Bauteilen mit komplexen Strukturen, die monatelang perfektioniert werden müssen. Wir übersehen dabei häufig, dass die provisorische Welt des Desktop-3D-Drucks mittlerweile zuverlässig genug ist, um in die tagtägliche Fertigung einiger der bekanntesten Fahrzeuge der Welt zu passen. Daniel O’Connor sieht sich die 3D-gedruckten Vorrichtungen und Zubehörteile bei Volkswagen Autoeuropa an.

als „Hobby-Maschine“ bezeichnen würde, wird VW voraussichtlich bis zu 250.000 EUR pro Jahr sparen. Diese Fabrik, die sich für die Innovationen verantwortlich zeigte, war im Jahr 1995 die größte ausländische Investition, die je in Portugal getätigt worden war. VW Autoeuropa ist für die Fertigung von drei Modellen des deutschen Autobauers verantwortlich: der Scirocco, der Sharan und der Alhambra - hergestellt für die Tochterfirma SEAT. „Die Fabrik beschloss 2014 mit einem 3D-Drucker in diese Technologie zu investieren“, erklärte Luis Pascoa, der Pilotwerksleiter, gegenüber TCT Magazine. „Nachdem wir das Potential dieser Technologie, deren Zuverlässigkeit und einfache Handhabung getestet hatten, entschieden wir uns für den Ultimaker-Drucker als die beste Option für uns. Innerhalb von zwei Monaten hatte sich die Investition in all unsere Drucker bereits bezahlt gemacht.“ Das Team von VW Autoeuropa nutzt nun insgesamt sieben Ultimaker-Systeme um über 1.000 Bauteile pro Jahr herzustellen, die alle so konzipiert sind, dass sie am Fließband Zeit und Geld einsparen. Der Prozess ist so effizient, dass die 3D-gedruckten Werkzeuge als optimale Vorgehensweise in der gesamten VW-Gruppe gelten.

DIE ZUBEHÖRLISTE Unter den tausenden von Teilen, die VW Autoeuropa entwickelt, sind die einfachsten Drucke am effektivsten, wie beispielsweise die Schablone für das Emblem auf der Heckklappe. Diese Vorrichtung sorgt dafür, dass das Emblem für das jeweilige Modell auf der Rückseite des Fahrzeugs durch die Bank einheitlich ist. Fließbandarbeiter platzieren die Vorrichtung – und voilà! Ein perfekt platziertes Sharan-Emblem hier und ein einwandfrei angebrachtes Scirocco-Emblem dort. In der Vergangenheit hat VW Autoeuropa all seine Werkzeuge, Vorrichtungen und Zubehör extern bezogen. Ein Teil wie das Heckklappen-Emblem zu entwickeln dauerte 35 Tage und kostete bis zu 400 EUR. Durch den Einsatz der Ultimakers werden die Teile, die sich4

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See us at Formnext Hall 3.1, Booth D30 14-17th November 2017

• Neue, innovative 3D-Drucktechnologie Liquid Additive Manufacturing (LAM) • Extrem komplexe Geometrien • Wirtschaftichkiet auch bei kleinen order mittleren Produkionsmengen gegeben • Materialien: Silikon, Polyurethan

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Automobilbranche BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

Produktionshilfsmittel können nun über Nacht per 3D-Druck gefertigt und am nächsten Morgen getestet werden, was den Entwicklungsprozess enorm beschleunigt.

ermöglicht diese den Arbeitern in der Montage die Schrauben schnell unter Verwendung bekannter Hochleistungswerkzeuge einzuführen und festzuziehen, ohne das Rad zu verkratzen.

RADSCHUTZVORRICHTUNG Radschutzvorrichtung kostete in der Vergangenheit bis zu 800 EUR pro Teil, wohingegen die auf dem Desktop 3D angefertigte lediglich nur 21 EUR – eine Ersparnis von 97%. Und die Zeit wurde ebenfalls von ewig langen 56 Tagen Lieferung externer Firmen auf lediglich zehn Tage reduziert. Dank einer offenen Materialplattform kann das Team bei VW Autoeuropa mit unterschiedlichen Materialien experimentieren, um gegebenenfalls Flexibilität und Steifigkeit hinzuzufügen. Ein weiterer enormer Vorteil des Desktop-3D-Drucks ist die geringe Aufstellfläche, die es dem Team erlaubt dies direkt in dem Fertigungsbereich zu wiederholen.

als mindestens genauso zuverlässig herausgestellt haben, wenn nicht sogar zuverlässiger, innerhalb von vier Tagen für gerade mal 10 EUR fertiggestellt. „Jetzt sind unsere Schablonen viel einfacher und verfügen über Anpassungsmöglichkeiten, die es bei dem (externen) Zulieferer nicht gab“, sagte Miguel Jose, ein Verfahrenstechniker in der Fabrik. „Wenn ein Element beschädigt wurde, mussten wir früher das gesamte Teil wegwerfen; jetzt (mit dem 3D-Druck) ersetzen wir lediglich die zerbrechlichen Teile.“ Angesichts der Kostenersparnis (98%) und einer Zeitersparnis von 89% muss man über den Einsatz von 3D-Druck am Fließband gar nicht lange nachdenken. Ein weiteres Teil, das von einer 3D-gedruckten Überholung profitiert, ist die Radschutzvorrichtung. Designt, gedruckt und so montiert, dass sie die Radmutter-Hohlräume umgibt,

„Unsere Leute konzentrieren sich ständig auf Innovation, Ergebnisse und Optimierung unserer internen Prozesse“, sagte der Fabrikmanager Luis Pascoa. „Diese Technologie ermöglicht uns eine effektivere Zusammenarbeit zwischen unseren Mitarbeitern in der Entwicklung und der Optimierung des Fertigungsprozesses, alles mit aktiver Beteiligung bei der Sammlung und Entwicklung von Ideen. Sie wissen, dass die neue Vorrichtung oder das neue Zubehör genau in dem Moment, in dem sie es verwenden, helfen wird, und sowohl Qualität als auch Ergonomie verbessern wird.“ VW Autoeuropa ist ein Unternehmen, das das Banale, das Alltägliche mit offen Armen willkommen heißt, und wenn es weiterhin Kosteneinsparungen wie die im ersten Jahr erzielte Höhe von 150.000 EUR sowie die erwarteten 250.000 EUR im Jahresvergleich generiert, können wir davon ausgehen, dass noch weitere Automobilhersteller diesem Beispiel folgen werden. Besuchen Sie Ultimaker bei der formnext powered by tct, 14. - 17.11.2017, Frankfurt am Main, Halle 3.1, Stand C20.

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017

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Skalierbarer und flexibler 3D Metall-Druck

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Die erschwingliche Komplettlösung Die Innovent® is perfekt für die Entwicklung von Pulvermaterialien und -prozessen. So lernen Studierende, Wissenschaftler und Ingenieure der nächsten Generation unter industrieüblichen Bedingungen die Möglichkeiten und Chancen der ExOne® kennen. Lernen Sie die Innovent® kennen: Formnext, Stand #3.1 G80 14.-17. November 2017 Frankfurt, Deutschland

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FORMNEXT BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

FORMNEXTVORSCHAU DIE GESCHWINDIGKEIT, MIT DER SICH FORMNEXT POWERED BY TCT ALS FÜHRENDES EVENT FÜR INDUSTRIELLE FERTIGUNG AUF DEM EUROPÄISCHEN FESTLAND ETABLIERT HAT, IST VIELEN ZU VERDANKEN, DARUNTER MESSAGO, DEM PARTNER VON TCT. OHNE DEN WUNSCH UND ANTRIEB DER INDUSTRIE, DASS FRANKFURT WEITERHIN DER SCHAUKASTEN FÜR DIE TECHNOLOGIEN DER INDUSTRIE 4.0 BLEIBT, WÄRE DIES WOHL NIE GESCHEHEN.

ieser Wunsch ist auch bei der dritten Veranstaltung dieses Events noch ungebrochen stark, und unzählige Hersteller stellen ihre Artikel auf einer noch größeren Ausstellungsfläche vor. Auf den nächsten Seiten erhalten Sie einen Vorgeschmack darauf, was Sie in den Hallen 3.0 und 3.1 erwartet.

Funktionsteile können Bauteile automatisch von der Grundplatte entnommen werden. Die Grundplatte wird wieder in den Grundzustand versetzt, so dass sie wieder im MetalFAB1 verwendet werden kann. AI wird außerdem sein MetalFAB1 Process & Development Tool sowie den MetalFAB1 mit vier Vollfeld-Lasern präsentieren. AI rechnet mit regem Interesse und hat darum gebeten, im Vorfeld Kontakt aufzunehmen, um umfassende Demonstrationen zu vereinbaren. Das Team ist sehr darauf bedacht, Ihnen den voll automatisierten MetalFAB1 vorzuführen und Sie über die neuesten Entwicklungen sowie die Erfahrungen wichtiger Kunden wie BMW, Airbus, GKN und das SauberF1-Team in Kenntnis zu setzen.

ADDITIVE INDUSTRIES HALLE 3.0, STAND F40 Additive Industries (AI) verspricht eine Rekordzahl von Ankündigungen und Innovationen, unter anderem die Weltpremiere des brandneuen Bauteilentnahmemoduls (Product Removal Module). Durch diesen nächsten Schritt in Sachen vollständig integrierter additiver Fertigung für

ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGIES: HALLE 3.1, STAND A39

formnext Start-up Challenge Preis gewonnen. Dieser Preis wird im Rahmen der Branchenmesse in Frankfurt am 14. November 2017 verliehen. Der Preis wird an junge Unternehmen vergeben, die im Bereich additive Fertigung innovative Technologien geschaffen haben. AMT wurde dieser Preis für ihre Maschine PostPro3D verliehen, die das Glätten von 3D-gedruckten Kunststoffteilen automatisiert. Die mit PostPro3D erzielte Oberflächenbeschaffenheit ist vergleichbar mit Spritzguss. AMT werden ihre PostPro3DMaschine sowie AutomatisierungsTechnologien im Start-up-Bereich bei der formnext ausstellen, die vom 14.-17. November 2017 stattfindet. Der CEO von AMT, Joseph Crabtree, sagte: „Der Gewinn des formnext Start-up Challenge Preises ist eine enorme Bestätigung unserer bahnbrechenden Glätttechnologie in der Nachbearbeitung. Die Gelegenheit, eine PostPro3D Glättmaschine bei der formnext auszustellen, ist eine wichtige Möglichkeit für das Unternehmen sich vorzustellen. Durch den Preis können wir mit unseren PostProcessing-Lösungen ein größeres europäisches Publikum erreichen.

Additive Manufacturing Technologies (AMT) hat den renommierten 2017 1:2

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Lichtblicke Perfactory 4 LED • Lebensdauer der Leuchtmittel: 10.000 Stunden • dank verbesserter Lichtquelle höhere Detailtreue • Kostenreduzierung im Vergleich zu UHP Systemen • leistungsstärker als aktuelle DLP 3D-Drucker

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kontinuierlicher hochgeschwindigkeits3D Drucker • außergewöhnlich schnelle Bauzeiten • minimale Nachbearbeitung • solides und zuverlässiges System Das Video ansehen unter: envisiontec.com/cdlm

FORMNEXT

DYEMANSION: HALLE 3.1, STAND G69

OR LASER: HALLE 3.0, STAND C200

Arconic, ein Ingenieur- und fortgeschrittenes Fertigungsunternehmen, schickt den 3D-Druck aus dem Labor in die Luft. mit Präzisionsteilen für Weltraum- und Verkehrsflugzeuge. Die Firma kündigte vor kurzem den ersten Einbau eines durch 3D-Druck gefertigten TitanBauteils in einem in Serie gefertigten AirbusVerkehrsflugzeug an, und wird ihre neuesten Fortschritte in Sachen additiver Produkte und Verfahren auf der Messe ausstellen.

DyeMansion werden dem 3D-DruckFachpublikum zum ersten Mal ihren „Ablauf vom Druck zum Produkt“ vor Ort vorstellen. Dieser dreistufige Prozess deckt jeden Schritt nach der Produktion ab und wandelt 3D-gedruckte Rohteile in qualitativ hochwertige Produkte um.

Nachdem auf der formnext im letzten Jahr der ORLAS CREATOR eingeführt wurde, eine Plattform für direkte additive Fertigung mit Metall, die sehr großen Anklang fand, wird OR LASER 2017 die Messlatte noch höher legen. Das Unternehmen wird Entwicklungen ankündigen, die ganzheitliche Lösungen für metallverarbeitende Ingenieur- und Fertigungsunternehmen bieten.

Die Besucher werden Zeugen des von Arconic ausgestellten AF-Leistungsvermögens, darunter direkte, indirekte (Prototyping) und Hybrid-Technologien sowie Metallpulverentwicklung. Zu den Highlights zählen: große durch 3D-Druck gefertigte „Präform“-Komponenten, die mittels additiver Technologien mit hoher Abscheiderate gefertigt werden. Dazu gehören ein Flügelholm, der mittels des geschützten Ampliforge-Prozesses von Arconic gefertigt wurde – einer Hybrid-Technik, die additive und traditionelle Fertigung kombiniert. Unter Verwendung des Ampliforge Prozesses kann Arconic ein nahezu vollständiges Teil konstruieren und 3D-drucken. Danach wird ein traditioneller Fertigungsprozess verwendet, wie beispielsweise Schmieden. Im Vergleich zu Bauteilen, die ausschließlich in additiver Fertigung hergestellt werden, verbessert dieser Prozess die Eigenschaften der 3D-gedruckten Teile, erhöht die Härte und Stärke und reduziert den Materialaufwand erheblich. Arconic wird außerdem ein metallisches Gehäuse für die Lüftungsöffnung des OrionRaumfahrzeug der NASA ausstellen – die ersten, von Arconic für die Raumfahrt im additiven Fertigungsverfahren hergestellten Bauteile, die in die Luft gehen. Andere Highlights sind unter anderem optimierte Bauteile, die enorme Einsparungen im Materialaufwand aufzeigen sowie Bauteile, die unter Verwendung unserer geschützten, für 3D-Druck optimierten Metalle gedruckt werden.

1) 1. Schritt: Reinigen / Entpulvern • System: DyeMansion Powershot C • Automatisiertes, Schäden vermeidendes Entpulvern von Bauteilen in 10 Minuten • Reduzierung von Arbeitskraft, Kosten und Durchlaufzeiten • 100% reproduzierbare pulverfreie Bauteile über Chargen hinweg 2) 2. Schritt: Oberflächenbearbeitung • System: DyeMansion Powershot S • Schmutz-, kratz- und UV-resistente Oberflächen • Verbesserung von Aussehen, Haptik und Farbqualität • 100% reproduzierbare Oberflächen über Chargen hinweg 3) 3. Schritt: Färben • System: DyeMansion DM60 • Unbegrenzte Farboptionen basierend auf Farbmustern oder RAL/Pantone • Langlebige, UV-resistente Farben durchdringen die Rohteile bis zu einer Tiefe von ca. 0,2mm. • Gefärbte Teile sind absolut hautverträglich • 100% reproduzierbares Färben über Chargen hinweg

BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

ARCONIC: HALLE 3.0, STAND F41

Ist additive Fertigung besser als subtraktive Fertigung? In der echten Welt spielen beide eine wichtige Rolle und ergänzen sich letztendlich. An dieser Stelle ist OR LASER mit einem offenen Hybrid-Fertigungssystem, das auf den qualitativ hochwertigen Maschinenproduktionsfähigkeiten des Unternehmens basiert, ein erheblicher Durchbruch gelungen. In Kombination mit einer CloudFertigungslösung wird dies bei der formnext mit Sicherheit für viel Begeisterung sorgen. OR LASER wird im Rahmen der Ausstellung eine Pressekonferenz geben, um noch ausführlichere Details dieser neuen Entwicklungen bekanntzugeben.

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formnext 2017

Besuchen Sie uns auf Stand E30C! Erleben Sie live unsere EBM-Systme Q20plus und A2X sowie großartige Anwendungsbeispiele aus der Luftfahrtund orthopädischen Implantateindustrie!

Willkommen zu

Fertigung

UNBEGRENZT Arcam verbindet innovativste Additiv-Fertigungssysteme, hochwertigste Materialien und eigene Produktionskompetenz, unter Revolutionierung der Art und Weise, wie Hersteller Metallkomponenten konstruieren und herstellen. Als führender Anbieter von additiven Fertigungslösungen für Titan nutzen wir unser umfangreiches Wissen, um konventionelles Handeln in der Produktion aufzubrechen und sie zu begeistern. Willkommen zu Fertigung unbegrenzt. Willkommen zu Arcam.

arcam.com arcam.com

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FORMNEXT

Renishaw wird sein neues additives 4-Laser-Fertigungssystem RenAM 500Q vorstellen, das die Produktivität deutlich steigert. Die Hauptvorteile sind unter anderem erheblich geringere Stückkosten bei gleichzeitiger Beibehaltung der Qualität und Präzision, die von den klassischen Einzellasersystemen geboten werden. Renishaw geht davon aus, dass auf Grund der Beschleunigung des Prozesses mit dem RenAM 500Q additive Fertigungsverfahren auf Metallbasis für den Markt attraktiver werden. Besucher des Stands werden außerdem eine Einführung in Renishaws Technologien zur AFProzessüberwachung erhalten, die es Herstellern ermöglicht, von der Erfassung und Auswertung der Sensordaten eines AF-Systems zu profitieren, um konsistente Bearbeitungsprozesse zu entwickeln. Das neue System zur Prozessüberwachung, das komplett im eigenen Hause entwickelt und gefertigt wurde, verfügt über eine in der Baukammer installierte Kamera mit synchroner Erfassung der Laserleistung, Galvanometerposition und Spektralerfassung von Schmelzbademissionen. All das wird durch die analytischen Funktionen der InfiniAM Prozessüberwachungssoftware geliefert. Darüber hinaus stellt Renishaw das Hochtemperatur-Bauvolumen vor, das die Produktion von Materialien ermöglicht, die bisher noch nicht realisierbar waren sowie von sperrigeren Werkstücken bei einer Senkung des Risikos von temperaturbedingten Belastungsspannungen.

TRUMPF: HALLE 3.0, STAND E50

WACKER: HALLE 3.1, STAND C18

TRUMPF, Hersteller von Lasersystemen und Industrie-4.0Pionier, wird Gesamtlösungen für die kostengünstige additive Herstellung von Metallteilen vorstellen. Daher bietet TRUMPF Maschinenlösungen von zwei einschlägigen additiven Technologien: Laser Metal Fusion (LMF) und Laser Metal Deposition (LMD).

WACKER führt zum ersten Mal seinen MultiMaterial-3D-Druck mit Silicon vor und ermutigt Besucher mit den Experten am Stand ins Gespräch zu kommen, um mehr über die Möglichkeiten zu erfahren, die sich durch 3D-Druck mit Siliconen bieten.

Bei der formnext 2017 wird das Unternehmen den neuen TruPrint 5000 vorstellen. Die TruPrint 5000 ist eine äußerst produktive 3D-Druckmaschine für industrielle Serienfertigung basierend auf dem Multilaser-Prinzip. Sie ist mit drei 500 Watt starken TRUMPF-Lasern ausgestattet, wobei intelligente Belichtungsstrategien automatisch die idealen Laserstrecken bestimmen, so dass alle drei Laser immer mehrere Teile belichten können. Außerdem wird die neue Multilaseroption für TruPrint 1000 ausgestellt, die mit zwei 200 Watt starken Laserstrahlquellen ausgestattet ist. Der Hauptvorteil der Multilaser-Version des TruPrint 1000 im Vergleich zum Standardmodell ist die erhöhte Produktivität. Bei unveränderter Kapazitätsauslastung fertigt die Maschine bis zu 80 Prozent mehr Bauteile. Die reine Verarbeitungszeit für die Fertigung von Bauteilen im Pulverbett wird nahezu halbiert.

BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

RENISHAW: HALLE 3.1, STÄNDE E68 UND D68

Laut WACKER ist deren ACEO Technologie weltweit das erste echte Elastomer, das für den 3D-Druck eingesetzt werden kann. Ausgewiesene Siliconexperten haben daher nicht nur das Material, sondern auch Softund Hardware entwickelt. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten in den unterschiedlichsten Bereichen wie dem Gesundheitswesen, Automotive-, Elektronik- oder sogar dem Lifestyle-Bereich, um nur einige zu nennen.

DIE KONFERENZ Neben einem beispiellosen Ausstellungsbereich werden die Besucher eingeladen, die vom 14. bis einschließlich 17. November 2017 stattfindende Konferenz formnext powered by tct auf Weltniveau zu erfahren. Dieses Jahr bietet die Konferenz exklusive Einblicke von 49 führenden Branchenexperten, die die neuesten Anwendungen der additiven Fertigung navigieren und ausschildern, wie diese Fortschritte in der Technologie die Produktentwicklung und industrielle Fertigung der Zukunft beeinflussen. Abgedeckt werden die Bereiche Automotive, Luft- und Raumfahrt, Gesundheitswesen, Lieferkette, Geschäfte für AF, Materialien & Verfahren und Design. Die viertägige Konferenz wird Ihnen die neuesten Entwicklungen und Neuerungen in allen Branchen bieten. Buchen Sie jetzt und nehmen Sie an diesem dynamischen und freien Ideenaustausch mit globalen Branchenführern teil. Bitte beachten Sie: Alle Präsentationen werden auf Englisch abgehalten. Registrieren: www.formnext.com.

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EIN GEFÜHL WIE ÜBERSCHALL WORDS : L a u ra Gri ffi t h s

ie Anzahl der kostengünstigen Metalldruck-Technologien, die im Laufe der letzten zwölf Monate auf dem Mark erschienen ist, ist ein Indiz dafür, dass eine der größten Hürden für eine Einführung im großen Stil langsam überwunden wird.

Geschwindigkeit ist die nächste große Hürde, und ein australisches Start-up-Unternehmen mit dem aussagekräftigen Namen SPEE3D zielt genau darauf ab: mit einer vollkommen anderen Herangehensweise an additive Metallfertigung, die bis zu 1000 mal schneller als herkömmliche laserbasierte Systeme ist.

“WIR WERDEN NIEMALS DAS AUSHÄNGESCHILD DES 3D-DRUCKS SEIN UND ATEMBERAUBENDE MEDIZINISCHE TEILE FERTIGEN; WIR SIND DIE, DIE IM HINTERZIMMER SCHWERSTARBEIT MACHEN, UND ZWAR GENAU DAS, WAS DIE INDUSTRIE WILL.”

Die Unternehmensgründer können außerdem die entsprechenden Referenzen vorweisen, um diese ehrgeizigen Ambitionen zu rechtfertigen. Der CEO, Byron Kennedy, sowie der CTO, Steven Camilleri, arbeiten schon seit 15 Jahren zusammen und haben aus der Charles-DarwinUniversität heraus eine Firma namens In Motion Technologies gegründet, Kapital aufgebracht, und an das an der NYSE gelistete Unternehmen Regal Beloit verkauft, mit dem sie an der Einrichtung der Fließbänder für das Elektromotor-Unternehmen Fasco Motors LIGHTSPEE3Dzusammengearbeitet haben. MASCHINE VON „Wir haben im Laufe dieses Prozesses viel über Fertigung gelernt und den 3D-Druck kommen sehen, jedoch war in unserer Welt, geprägt durch Verbrauchsartikelproduktion oder Verbrauchsartikelherstellung, die Technologie einfach zu langsam und zu teuer“, erzählte Byron TCT. „Daher haben wir uns echt selbst eine Herausforderung gestellt. Können wir das Geschwindigkeitssowie das Kostenproblem lösen? Und so wurde das Unternehmen SPEE3D ins Leben gerufen.“

Sie stießen dabei auf einen Prozess, genannt Kaltgasspritzen, der bereits vom US-Militär für Reparaturen genutzt wurde. Bei dieser Methode wird Luft auf Überschallgeschwindigkeit bzw. 1000 m pro Sekunde beschleunigt und Metallpartikel werden injiziert. Wenn die Partikel auf die Oberfläche treffen, verformen sie sich auf Grund der erzeugten kinetischen Energie und bleiben haften, wodurch sie ein Bauteil bilden. Byron fuhr fort: „Wir sahen diese Technologie und mussten dann alle Software-Algorithmen sowie die Hardware entwickeln, so dass wir Bauteile mit Hilfe dieses relativ unbekannten Verfahrens bauen konnten.“

SPEE3D (HAUPTBILD)

MATERIALS SPEE3D

Und es ist wirklich schnell. Ein Video des Prozesses des SPEE3D zeigt, wie ein Golf-Putter aus Metall in unter 10 Minuten hergestellt wird. Wichtig ist hier, dass dies nur der „Druck“-Teil ist; SPEE3D scheut jedoch nicht vor dem „schmutzigen Geheimnis“ der AF zurück, wenn es darum geht, Geschwindigkeit zu versprechen, und die Maschine ist nicht darauf aus, das Rad in Sachen Design für Fertigung neu zu erfinden. SPEE3D erkennt das unvermeidliche Schreckgespenst der additiven Fertigung an, indem sie Teile herstellen, die sie bereits so schnell wie möglich fertigen, mit dem Wissen, dass egal wie man es auch dreht und wendet, letztendlich kommt man um thermische Behandlung und Nachbearbeitung einfach nicht herum. „Und das ist es, was die Leute eigentlich machen wollen“, erklärte Byron. „Das ist unsere Vision: wir werden niemals das Aushängeschild des 3D-Drucks sein und atemberaubende medizinische Teile fertigen; wir sind die, die im Hinterzimmer Schwerstarbeit machen, und zwar genau das, was die Industrie will. Wir benötigen keine Doktortitel um die Teile zu designen. Man kann bauen was man will, und der Grund dafür ist, dass es ein schneller und kostengünstiger Prozess ist.“ Weiter auf dieser Vertrautheit aufbauend, nutzt die Maschine Standard-

BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

Mit Investitionen aus dem Programm der australischen Regierung zur Beschleunigung der Kommerzialisierung (Accelerating Commercialisation) sowie von der Regierung von Victoria und der des Northern Territory heißt die daraus resultierende Technologie Supersonic 3D Deposition (SP3D), und die erste Maschine ist die LIGHTSPEE3D. Sie galt als der „weltweit erste vollständig integrierte Kaltgasspritzen-3D-Drucker“ und hat einen 300mm x 300mm großen Baubereich sowie einen maßgeschneiderten Kopf auf einem sechsachsigen Roboter. Zudem werden keine der normalerweise in der Metall-AF eingesetzten, inerten Gase benötigt.

Metallpulver, welche aktuell Aluminium und Kupfer sind. So werden Kosten im Vergleich zu Systemen, die speziell formulierte Metallpulver benötigen, noch niedriger gehalten. Das nächste Material auf dem Wunschzettel von SPEE3D ist Stahl. „Wir konzentrieren uns im Moment auf Aluminium-Teile“, erklärte Byron. „Der Grund ist, dass Aluminium heutzutage überall in der Industrie, auf einigen großen Märkten wie der Automobilbranche, der Luft- und Raumfahrt und in der allgemeinen Industrie, verwendet wird. Wir machen additive Fertigung oder 3D-Druck mit Gussteilen kostenmäßig wettbewerbsfähig, und das ist letztendlich unser Ziel.“ Die Technologie wurde bereits erfolgreich an der CharlesDarwin-Universität installiert, aber die offizielle Markteinführung von LIGHTSPEED ist für die formnext powered by tct geplant. Einzelheiten zu Preisen und Verfügbarkeit werden voraussichtlich um die Ausstellung herum bekanntgegeben, wo SPEE3D am Stand C90 in Halle 3.0 der Messe Frankfurt ausstellt.

WIR MACHEN ADDITIVE FERTIGUNG ODER 3D-DRUCK MIT GUSSTEILEN KOSTENMÄSSIG WETTBEWERBSFÄHIG, UND DAS IST LETZTENDLICH UNSER ZIEL.“

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VORANTREIBEN DER BAUTEILOPTIMIERUNG EINEN ENTSCHEIDENDEN SCHRITT WEITER Schaut man sich das „Bionic Cabin Bracket“ des Flugzeugherstellers Airbus an, wird schnell klar, wieso die Strukturmechanik-Simulation ein entscheidender Fortschritt für die Qualitätssicherung in der additiven Fertigung ist. Mit seiner komplexen organischen Struktur wirkt der Kabinenhalter filigran. Tatsächlich ist er rund 30% leichter als sein traditionell gefrästes Pendant, ohne dabei an Leistungsfähigkeit einzubüßen.

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CHRISTIAN LOHMÜLLER

Eine neue Software des Heidelberger Unternehmens Volume Graphics unterzieht additiv gefertigte Bauteile virtuellen Belastungstests. Dafür müssen sie lediglich mit Computertomographie (CT) gescannt werden. Das neue Modul Strukturmechanik-Simulation, das das Softwarepaket VGSTUDIO MAX erweitert, zeigt Anwendern, ob ein Bauteil in der Praxis versagen würde – komplett zerstörungsfrei auf Voxeldaten.

Man hätte das Bionic Cabin Bracket auch bisher mit CT scannen, um alle noch so verborgenen Details des Bauteils zu erfassen, und dann mit VGSTUDIO MAX auf Porosität untersuchen können. Da man basierend auf Anzahl, Position und Größe der im Bauteil enthaltenen Poren nicht intuitiv auf dessen Belastbarkeit schließen kann, wäre das Ergebnis der Porositätsanalyse jedoch nur bedingt hilfreich gewesen, um Aussagen über die Fehleranfälligkeit in der Praxis zu treffen. Erst mit dem neuen Modul Strukturmechanik-Simulation ist es möglich, die Stabilität der hochkomplexen Geometrie insgesamt und insbesondere die Auswirkung von Ungänzen auf die Stabilität zu simulieren.

IN DER PRAXIS Wie gut die Strukturmechanik-Simulation in der Praxis funktioniert, zeigt sich am bionischen Cabin Bracket von Airbus. In einem Versuch wurden Βauteile mit absichtlich eingebrachten Poren additiv gefertigt. Dann wurden sie gescannt, mit der StrukturmechanikSimulation analysiert und zum Vergleich in Zugtests zerstörend geprüft. Das Ergebnis: Die Bauteile brachen in der zerstörenden Prüfung tatsächlich an den Stellen, die die Software vorhergesagt hatte.

SIMULATION MIT EINEM WESENTLICHEN UNTERSCHIED Die Strukturmechanik-Simulation eignet sich derzeit für die Simulation linear-elastischer statischer Belastungen auf Bauteilen, die aus einem Material gefertigt sind. Für gerichtete Kraft, Drehmoment und Druck/Unterdruck berechnet und visualisiert die Software Kraftlinien, lokale Verschiebungen und versagensrelevante Größen wie die Von-MisesSpannung oder die absolut größte Hauptspannung. Die automatische Hotspot-Analyse identifiziert die wahrscheinlichsten Bruchstellen. Die Ergebnisse zeigt die Software farbkodiert auf dem Scan des RealBauteils sowie in Form von Tabellen und Histogrammen an. Der wesentliche Unterschied zu anderer Software ist, dass die Strukturmechanik-Simulation direkt auf Voxeldaten des realen Bauteils arbeitet. Die Netzgenerierung als Fehlerquelle und Zeitfaktor entfällt, denn bei einer herkömmlichen Netzgenerierung können Details verlorengehen, die kleiner als die Gitterzellen des Netzes sind. Diese Details können

auch Defekte im Bauteil sein. Werden umgekehrt alle kleinen Details bei der Netzgenerierung berücksichtigt, werden die Modelle häufig zu groß, um sie mit vertretbarem Aufwand zu berechnen.

GESTEIGERTE EFFIZIENZ Die Simulation direkt auf CTDaten steigert die Effizienz bei gleichzeitig höherer Genauigkeit. Waren bisher Erfahrungswerte und Annahmen ausschlaggebend, wenn es um die Beurteilung einer Ungänze ging, können Anwender jetzt die Simulationsergebnisse heranziehen. Im Idealfall werden damit nur noch defekte Bauteile aussortiert, deren Ungänzen die Festigkeit beeinträchtigen. Je teurer das Bauteil oder je kleiner die gefertigte Anzahl an Bauteilen oder Prototypen, desto wichtiger ist eine solche korrekte Diagnose.

FAZIT Anwender können mit der St r u k t u r m e c h a n i k- S i m u l a t i o n ab sofort prüfen, wie sich ermittelte Ungänzen und andere Abweichungen vom Soll-Bauteil auf das Verhalten des Real-Bauteils unter Belastung auswirken. Da die CT selbst verborgene und schwer zugängliche Oberflächen und Ungänzen erfasst, funktioniert das sogar auf komplexen additiv gefertigten Bauteilen. So lässt sich bestimmen, ob eine Ungänze auch ein Defekt und das Bauteil damit Ausschuss ist. Da auf diese Weise nur noch tatsächlich defekte Bauteile aussortiert werden, führt dies zu einem enormen Effizienzgewinn.

Schon vor der Produktion kann die Strukturmechanik-Simulation dazu genutzt werden – basierend auf dem CAD des geplanten Bauteils – das Verhalten des Bauteils unter Belastung zu simulieren und die Geometrie entsprechend zu optimieren. Zudem lassen sich kritische Bereiche identifizieren, in denen im gefertigten Bauteil beispielsweise möglichst keine Porositäten auftreten sollten.

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BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

t e x t : C h ri s t i a n L o h m ü l l e r

Materialien

T E X T : S A M DAV IES

HP HAT ES SICH ZUR MISSION GEMACHT, INDUSTRIELLE FERTIGUNG NEU ZU ERFINDEN. DAS UNTERNEHMEN WURDE 1939 IN DER GEMIETETEN GARAGE EINES MIETSHAUSES IN PALO ALTO GEGRÜNDET UND IST HEUTE MIT EINEM WERT VON 50 MRD. USD EINER DER TECHNOLOGIE-GIGANTEN. SEIT ÜBER ZWANZIG JAHREN WISSEN SIE VOM 3D-DRUCK, HABEN ABER MIT DEM MARKTEINTRITT GEWARTET, BIS IHRE INGENIEURE ETWAS ENTWICKELT HABEN, DAS „WIRKLICH UMWÄLZEND“ SEIN KÖNNTE. SO IST AUCH DAS VERMÖGEN VON HP: DER 3D-DRUCKMARKT, DER 6 MIO. USD WERT IST, WAR GAR NICHT SO VERLOCKEND; DER HERSTELLUNGSMARKT MIT EINEM WERT VON 12 MRD. USD HINGEGEN SCHON...

m Bereich der Fertigung hat sich seit ungefähr 100 Jahren nichts verändert“, äußerte Dion Weisler, CEO von HP, anlässlich der Reinventing Manufacturing, einer gemeinsamen Veranstaltung mit Deloitte am 24. August 2017. „Es gibt eine sinnvolle Möglichkeit weitreichenden Einfluss darauf zu nehmen, wie Unternehmen weltweit ihre Produkte designen, herstellen und an ihre Kunden liefern. Beim 3D-Druck kostet Komplexität nichts. Dadurch kann man das Design auf ganz andere Weise verändern, und somit können Unternehmen weltweit nun auch ganz anders ihre Herstellung in der Zukunft planen.“ Der Grundstein dieser Bestrebungen, die Herstellung gründlich umzukrempeln – Weisler hofft auf eine ähnlich aufrüttelnde Wirkung wie die von Netflix auf die Medien oder von Amazon auf den Einzelhandel – ist sein 3D-Drucker Multi Jet Fusion (MJF), der in diesem Frühjahr in Corvallis, Oregon, mit der Unterstützung von Open Applications and Materials Lab ins Leben gerufen wurde. Das schiere Ausmaß der vor ihnen liegenden Aufgabe wird am besten mit dem Vergleich der Materialauswahl zwischen 3D-Druck und Spritzguss veranschaulicht. „Wenn man sich einmal anschaut wie heute im Spritzguss verfahren wird, dann gibt es zehntausende Werkstoffe. Vielleicht sogar noch mehr – 50.000“, beginnt Dr. Tim Weber, Leiter des Open Applications and Materials Lab. „Und Menschen, die keine Ingenieure sind und die sich noch nicht in diesem Bereich betätigt haben, [fragen unter Umständen:] ‚Warum gibt es so viele Materialien?‘. Der Grund dafür ist, dass jeder Materialhersteller einen Werkstoff auf eine bestimmte Anwendung und für einen bestimmten Kunden zuschneidet.“ Laut einer weit verbreiteten Meinung hat diese Auswahl an Werkstoffen die additive Fertigung zurückgehalten. Sie ist eines von sechs „strategischen Druckmitteln“, die HP dazu verhelfen wird, den Markt zu erschließen (die anderen sind unter anderem

5 Das Open Materials Lab von HP Leistungsfähigkeiten der Produkte, Materialkosten, Design für Additiv, Lieferkette sowie Normen und Bestimmungen). Obschon HP ein wagemutiges, selbstbewusstes und ehrgeiziges Unternehmen ist, ist es doch auch sich seiner selbst bewusst. Anstatt einen überheblichen Alleingang zu wagen, haben sie Unternehmen wie BASF, Evonik, Arkema und Henkel mit ins Boot geholt, um im Open Applications and Materials Lab zu arbeiten und Materialien für seine MJF-Plattform zu entwickeln. „Vier oder fünf Materialien bringen es einfach nicht. Wir benötigen tausende Werkstoffe“, betont Weber. „Und so wurde die offene Materialplattform geboren. Wir haben niemals die notwendigen Ressourcen, um das zu schaffen. Materialhersteller haben dies über Jahre hinweg

„VIER ODER FÜNF MATERIALIEN BRINGEN ES EINFACH NICHT. WIR BENÖTIGEN TAUSENDE WERKSTOFFE“ allein gemacht, und wir sind an den Punkt gelangt, an dem wir eine offene Materialplattform haben und Materialhersteller genau das machen lassen wollen, was sie schon immer gemacht haben: Materialien für ihre jeweiligen konkreten Anwendungen anpassen.“ Es wird erwartet, dass die Teilnahme an dem Labor schnell und deutlich ansteigen wird. Laut Weber ist HP zuversichtlich, dass sich zehn weitere Unternehmen anmelden werden, und ist bereits mit 40 weiteren für danach in Gesprächen. Momentan kann man davon ausgehen, dass an jedem Tag zwischen 10 und 20 Menschen im Labor sind und Tests oder andere Experimente durchführen. Es werden farblich gekennzeichnete Laborkittel verwendet, um zwischen den Firmen zu unterscheiden, so dass die4

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BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

ALLES ANDERE ALS BELIEBIG

Frankfurt am Main, 14. – 17.11.2017 formnext.de

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Materialien

unbeabsichtigte Weitergabe von Informationen vermieden wird, was das jeweilige geistige Eigentum gefährden könnte. Es ist zwar eine kontrollierte, aber gleichzeitig ungezwungene Umgebung. HP ist daran gelegen, den Apple App Store nachzueifern, um den Entwicklern die kreative Freiheit einzuräumen, Materialien zu schaffen, die sie als zweckmäßig erachten. Webers Team wird diese dann mittels des Material-Entwicklungspakets (Materials Development Kit) zertifizieren, wodurch sichergestellt wird, dass diese von dem MJFSystem unterstützt werden und bestimmte Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen. Das Materials Development Kit ist ein von HP entworfener mehrstufiger Prozess mit dem die Ergebnisse der im Labor stattfindenden Forschung und Entwicklung standardisiert werden. Im ersten Schritt stellt der Materialentwickler eine 100g-Charge her, um sicherzustellen, dass es in ein Pulver umgewandelt und verteilt werden kann. Daraufhin muss die Firma ungefähr 5 kg des Materials für einen einfachen Schmelztest in einem Pulverbett von 15,24 cm³ produzieren. Wenn es mit dem MJF-System und den Fusing und Detailing Agents kompatibel ist, kann das Material im dritten Schritt nach ein paar Wiederholungen getestet werden, um zu verdeutlichen, wo die Schmelz- und Kristallisationspunkte sind. In dieser dritten Phase werden 50 kg des Materials gegen die Materialbaueinheit getestet und

Webers Team beurteilt wie es durch das Beförderungssystem läuft – in diesem Stadium sind unter Umständen Verbesserungen nötig. Und schließlich werden, nachdem das Material die drei Schritte absolviert hat, zwischen 500 kg und 1.000 kg durch eine MJF 4200 laufen und Bauteile werden gedruckt. Obwohl dieses System etabliert ist, muss das Materials Development Kit laut Weber immer noch stabilisiert werden. Das ist unter anderem der Grund, weshalb HP hinsichtlich seines Material-Strategieplans keinen zeitlichen Rahmen festlegt. Das Unternehmen hat einen kurzen Einblick in einige der Materialarten veröffentlicht, die es herausbringen will. Neun Sparten werden dargestellt, unter anderem das bereits erhältliche PA12 High Reusability sowie Elastomere, Polyamide, Thermokunststoffe, Standardkunststoffe und Hochleistungsmaterialien. Von jeder dieser Arten – oder „Plattformen“ wie Weber sie nennt – wird es einige Variationen geben, die alle für bestimmte Anwendungen maßgeschneidert sind. „Sie können sich vorstellen, dass wir mit zunehmender Stabilisierung unseres Geschäfts auch unsere Hardware stabilisiert haben, und wir haben gelernt, alles zu zertifizieren. Wir werden viele Variationen sehen, zunächst von den Polyamiden“, erläutert Weber. „Wir werden eher früher als später einige Elastomere einführen, wahrscheinlich GPE, GPU, Polyurethan – wir arbeiten momentan an einem kostengünstigen

Fertigungsmaterial, das in Kürze vorgestellt wird. Wir geben zwar noch kein Datum bekannt, aber sie sind schon unterwegs und werden quasi während wir hier sprechen in dem Gebäude, in dem ich heute bin, angeliefert.“ Das Segment des Strategieplans von HP, das der Öffentlichkeit vorgestellt wurde, spiegelt die Entwicklungen im Open Applications and Materials Lab angemessen wider, erzählt jedoch nicht die ganze Geschichte. Im Zuge der Weiterentwicklung geht Weber davon aus, dass zusätzlich zu den vielen Variationen jeder Plattform mehr an farbigen Materialien – sogar weißen – gearbeitet wird, was dem im 20. Jahrhundert von Ford übernommenen Grundsatz „Jede Farbe solange es schwarz ist“ endlich den Gar aus machen wird. Er bestätigt außerdem, dass die Partner von HP gerade in Sachen leitfähiger Druckfarben forschen, um den Druck auf Leiterplatten zu ermöglichen und das Ableiten von statischer Ladung von Kunststoffen um den Aufbau von Ladungen in elektrischen Teilen zu verhindern. Zudem wird in den HP-Labors in Palo Alto gerade bezüglich Metallen und Keramiken geforscht. Gemeinsam tragen sie alle zu einem umfangreichen Strategieplan bei sowie zu einem möglicherweise erfolgreichen Entwicklungsprogramm für 3D-DruckMaterialien: „Wir schaffen möglicherweise einige neue Plattformen pro Jahr, aber mit der Fähigkeit gleichzeitig unzählig viele Variationen für diese zu erstellen“, fasst Weber zusammen. „Und da wird die Stärke des Zertifizierungsprogramms zum Tragen kommen. Ich gehe davon aus, dass Unternehmen diese Variationen mit ihren Kunden machen werden, und ich denke, dass wir mit weiterem Voranschreiten eine exponentielle Zunahme der Materialien verzeichnen können.“ HP ist überzeugt, dass diese Vorgehensweise die industrielle Fertigung revolutionieren wird. Ü 5 BERPRÜFEN DER

VERTEILBARKEIT VON NEUEM PULVER

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BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

„UND DA WIRD DIE STÄRKE DES ZERTIFIZIERUNGSPROGRAMMS ZUM TRAGEN KOMMEN. ICH GEHE DAVON AUS, DASS UNTERNEHMEN DIESE VARIATIONEN MIT IHREN KUNDEN MACHEN WERDEN, UND ICH DENKE, DASS WIR MIT WEITEREM VORANSCHREITEN EINE EXPONENTIELLE ZUNAHME DER MATERIALIEN VERZEICHNEN KÖNNEN.“

DIE PULVERPERSPEKTIVE DANIEL O’CONNOR UNTERSUCHT WIE LPW IN SACHEN NACHVERFOLGBARKEIT VON METALLPULVERN FÜR ADDITIVE FERTIGUNG DIE VERANTWORTUNG ÜBERNEHMEN.

m 19. Juli 1989 startete der United Airlines Flug 232 mit 296 Menschenleben an Bord in Denver, Colorado, in Richtung Chicago. Eine Stunde und sieben Minuten nach dem Start brach während einer flachen Rechtskurve auf Höhe von 37.000 Fuß die Lüfterscheibe des Heckmotors des DC-10 auseinander. Das Flugzeug verlor die gesamte Hydraulik und der Kapitän meldete einen Notfall an die Flugsicherung. Die Chancen standen sehr schlecht, doch die Crew versuchte das Flugzeug auf Startbahn 22 in Sioux City, Iowa, zu landen, während es nahezu doppelt so schnell flog und an Höhe verlor als für eine sichere Landung erforderlich wäre. Der rechte Flügel des Flugzeugs traf zuerst auf der Startbahn auf, wodurch sich das Flugzeug überschlug, kopfüber landete und sofort in Flammen aufging. Bemerkenswerterweise wurden durch die Handlungen der Crew und der Rettungsdienste am Boden 185 Leben gerettet, 111 Menschen starben jedoch. Die Nationale Behörde für Transportsicherheit (National Transportation Safety Board) stellte fest, dass der Unfall dadurch verursacht wurde, dass die Wartungsprozesse und das Wartungspersonal

von United Airlines einen bestehenden Ermüdungsriss nicht festgestellt haben. Dieser Ermüdungsriss ist allerdings das Ergebnis einer mikroskopisch kleinen Verunreinigung von Wolfram im Titan, aus dem die Lüfterscheibe der Maschine hergestellt wurde. Verunreinigungen dieser Art rauben Dr. Phil Carrol, dem CEO von LPW, nachts seinen Schlaf: „Beim Besuch einiger Pulvermühlen fühlen Sie sich regelrecht ins Mittelalter zurückversetzt. Im Titanpulver, das heutzutage für die Prozesse in der additiven Fertigung (AF) verwendet wird, gibt es Wolfram-Verunreinigungen (siehe Kasten). Diese Industrie muss endlich wachgerüttelt werden.“

DAS TEUFELSPARTIKEL Dies ist eine Ausgabe von einem CT-Scan von LPW-Titanlegierungspulver. Das Muster ist relativ klein, besteht allerdings aus ca. 100.000 einzelnen Partikeln. Wie zu sehen ist, hat die große Mehrheit der Partikel die gleiche Farbe oder den gleichen Kontrast, wobei auf der linken Seite des Bildes ein sehr heller Partikel erkennbar ist. Der CT-Scan unterscheidet das Material nach Dichte. Im Vergleich zueinander erscheinen Materialien mit einer höheren Dichte heller. Zum Beispiel besitzen Knochen eine höhere Dichte als Weichgewebe, so dass diese auf einer Röntgenaufnahme heller erscheinen. Der helle Partikel auf dem Bild muss also wesentlich dichter sein als die anderen Pulverpartikel und ist in diesem Fall entweder unerwünschte Kontamination oder das Teufelspartikel.

5ÜBERPRÜFUNG AUF

VERUNREINIGUNGEN BEI LPW UNTER ANWENDUNG VON SEM- UND EDX-ANALYSE

Materialien

Den Anstoß zu diesem Gespräch über die Wolfram-Verunreinigung gab ein Besuch bei der bald ehemaligen Hauptverwaltung von LPW in Runcorn (das Unternehmen wird innerhalb der nächsten sechs Monate über die neue Mersey-Gateway-Brücke nach Widnes auf ein größeres, speziell gebautes Firmengelände umziehen). Beim Betreten der Firma wurden wir am Empfang gebeten sämtliche Kugelschreiber abzugeben. Sie haben es wahrscheinlich schon erraten: Kugelschreiber enthalten häufig Wolfram. Dieses Maß an Gründlichkeit setzt sich auch nach dem Empfang auf dem gesamten Betriebsgelände fort. „Bei LPW orientieren wir uns an den Maßstäben der Pharmaindustrie und setzen das in der PulverFertigungsumgebung um, so dass es zu

keiner Wiederholung des DC-10-Vorfalls in der AF kommt“, erklärt Phil. „Wir müssen all unseren Mitarbeitern eine Reinraum-Disziplin anerziehen und mit ihnen eine Geisteshaltung entwickeln, in der Kontaminierung ständig gedanklich präsent ist.“ Dr. Phil Carrol promovierte in Legierungsentwicklung an der Universität von Sheffield. Nach seiner Tätigkeit für Unternehmen wie Siemens, TWI und Trumpf in der Entwicklung von Maschinen und AF-Prozessen, erkannte Phil, dass, unabhängig davon wie gut die Hardware und Prozesse auch waren, wenn die Materialien nicht konsistent sind, so können die Teile auch nie konsistent sein. Phil hat ein Motto, das er mit Sicherheit wiederholt, wenn Sie ihn treffen (er wird am LPW-Stand auf der TCTShow sein). Es ist eine etwas weniger jugendfreie Version von „Man holt das

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EINE PHARMAZEUTISCHE PHILOSOPHIE

raus, was man reinsteckt.“ Er gründete LPW um sicherzustellen, dass das, was reingesteckt wird, gut genug für die strikten Qualifikationen für die Luft- und Raumfahrt war. Seitdem der zweite Mitarbeiter 2012 eingestellt wurde, ist das Unternehmen auf 90 Angestellte angewachsen. Es wird erwartet, dass innerhalb der nächsten 12 Monate über 200 Mitarbeiter an weltweit verstreuten Standorten mit an Bord sein werden. „Die Zahlen verschweigen jedoch ein paar sehr subtile Punkte“, erklärt Phil. „Es war eine echte Herausforderung von einem Beratungsunternehmen mit nur ein paar Jungs mit Doktortitel bis hin zu all den Fähigkeiten und Qualifikationen anzuwachsen, die notwendig sind, um ein schlankes Fertigungsunternehmen zu führen, das Pulver herstellt, Software entwickelt und Hardware produziert.“4

4 ABFÜLLEN DES

METALLPULVERS IN EINEN CONTAINER ZUR AUSLIEFERUNG

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Firmen langsam verlangen, dass ihre gesamte Lieferkette „smart“ ist. Als Werkstofflieferant mit einer komplett überwachten Lösung und einem renommierten Queen’s Award for Enterprise in International Trade, dem Preis für Unternehmen in der Kategorie Internationaler Handel, im Trophäenschrank scheint LPW der Konkurrenz um Längen voraus zu sein, und Phil glaubt, dass Big Data der Schlüssel für weiteren Erfolg sein wird. „In der Konsumwelt sprechen wir bereits über die Nutzung von Big Data; Apple, Facebook und Google versuchen unsere Daten zu nutzen, um uns Produkte zu verkaufen“, sagt Phil. „In einem industriellen Umfeld ist dies durch die Belastung großer Maschinen, für die man sehr viel Geld ausgegeben hat, schwieriger zu integrieren. Und es geht nicht nur darum, überall Sensoren zu platzieren, sondern man muss einen Kulturwandel erzielen.“

EINE CLEVERE LÖSUNG Eine große Herausforderung für Phil und sein ständig wachsendes Team ist die Tatsache, dass dies noch nie jemand zuvor gemacht hat. Das gesamte Spektrum von LPW umfasst alles vom Materialsortiment (PowderRange) bis hin zur Lösung für den Lebenszyklus eines Werkstoffs (PowderLife) und ist noch nie dagewesene Forschung und Entwicklung. „Im Bereich der traditionellen Fertigung würde ein Unternehmen Material kaufen, eine Konformitätserklärung bekommen, die bestätigt, dass das Material gut ist, und dann einfach verwenden und das war‘s“, gibt Phil an. „Der Unterschied für die Metall-AF ist der, dass die Wirtschaftlichkeit nur dann funktioniert, wenn Material wiederverwendet wird. Das Problem, das für AF jedoch im Raum steht, ist das Pulver, welches während der Fertigung das Bauteil umgibt. Es verändert sich und es kann sich verschlechtern, z. B. kann ein Teil [des Pulvers] Sauerstoff aufnehmen. Ein höherer Sauerstoffgehalt führt zu stärkerem aber auch brüchigerem Material. Wenn man einen Briefbeschwerer herstellt, kräht da kein Hahn nach, aber in der industriellen Fertigung benötigt man konsistente Komponenten, egal ob das Pulver einmal oder zehnmal verwendet wurde.“ Die Lösung, um eben diese Konsistenz zu erzielen, sieht Phil in PowderLife. Die Plattform von LPW besteht aus fünf Produkten: PowderTrace – ein Behälter für kontrollierte Lagerung und Transport von Metallpulvern; PowderEye – Sensoren, die den Zustand des Metalls messen; PowderFlow – ein einfacher Pulverfluss-Messsatz; und PowderLab – die analytischen Test- und Beratungsdienstleistungen von LPW. All diese liefern die Daten für PowderSolve, die Produktlebenszyklus-Management-Software. „Ein Vorteil von PowderLife für Betriebsteams ist die Nachverfolgbarkeit“, sagt Phil. „Der weitere Vorteil ist, dass man auf der Grundlage der von PowderEye erstellten Daten voraussagbare Trends erstellen kann. So lässt sich im Voraus erkennen, ob das Material noch den Spezifikationen entspricht bevor ein Teil produziert wird. Dadurch wird eine enorme Menge an Zeit und Geld gespart.“

ZUKUNFTSSICHERHEIT Der Schlüsselbegriff in Phils Zitat ist Daten. In einer Welt, in der die „Brilliant Factories“ von GE mit Digitalisierung an jeder Ecke Wirklichkeit werden, werden

„Die AF, und vor allem wir hier bei LPW, können das von Anfang an richtig handhaben. Wir bauen eine neue Fabrik; wir übernehmen hier keine Pulverzerstäubungsfabrik, die es schon seit zehn, zwanzig Jahren gibt. Wir bauen eine Anlage für AF-Werkstoffe, die ganz gezielt digital sein wird.“ Die schrittweise Datenerfassung hat einen weiteren Vorteil: durch das Überwachen von Prozessen und das Analysieren von Trends wird die Fähigkeit, neue Legierungen zu entwickeln, erheblich verbessert. Im August dieses Jahres gab LPW eine Royal Academy of Engineering Partnerschaft mit Professor Pedro Rivera der Lancaster University bekannt. Phil ist der Meinung, dass durch den Vorsitz von LPW in der Royal Academy of Engineering die gesammelten Daten dazu verhelfen, statistische Modelle zu entwickeln, die Pulvergröße, Zusammensetzung und atmosphärische Bedingungen in Erwägung ziehen sowie auch Bauteileigenschaften, z. B. Stärke und Verformbarkeit, was die Erstellung robuster Verarbeitungsparameter und neuartiger Legierungen ermöglicht. All dies deutet auf eine rosige Zukunft für die Herstellung im Vereinigten Königreich hin, wobei Phil dennoch angesichts der derzeitigen Lage in der AF warnt: „Es ist wichtig, dass wir uns aktuell darauf konzentrieren, dass wir noch mehr Stabilität in das bringen, was wir im Moment machen. Jeder spricht von Produktion, aber nur wenige fahren derzeit eine Vollproduktion. Wir müssen jetzt also ein paar Probleme ausbügeln und dann den Hype bedienen – wir sollten erst gehen lernen, bevor wir anfangen zu laufen.“ Wir können damit anfangen, indem wir alle unsere Kugelschreiber an der Tür abgeben.

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OPTIMIEREN VON METALLPULVERN FÜR ADDITIVE FERTIGUNG

TE X T : Cath r yn Lang ley, Associ at e P r odu ct M anag er – Analy t i c a l Im ag ing , M alver n Instr u m e n t s

ls die additive Fertigung (AF) noch in den Kinderschuhen steckte, war das Entwickeln einer Maschine, die eine Komponente „drucken“ konnte, bereits Herausforderung genug und der Fokus lag ganz stark darauf, eine wirtschaftlich rentable Hardware zu realisieren. Diejenigen, die in der AF jedoch an vorderster Front arbeiteten, bemerkten bald, dass die Hardware nur ein Teil der Geschichte war; das Pulver war genauso wichtig. Mit zunehmendem Wissensbestand wurde es offensichtlich, dass bestehende Zulieferer von Metallpulvern den AF-Markt nicht bedienten. Heute verstehen wir wesentlich mehr davon, wie Metallpulver für die AF identifiziert, optimiert, hergestellt und recycelt werden können sowie über die zentrale Rolle, die das Vorantreiben dieses Verständnisses für die Nutzung des vollen Potentials der Technologie spielen wird.

WARUM MÜSSEN AFPULVER ALSO ANDERS SEIN? Mit der Entwicklung der AF von einer Design- und PrototypTechnologie hin zu einem SupportTool für die Herstellung wird es mehr und mehr für Metallanwendungen genutzt. Insbesondere die Fähigkeit, komplexe Bauteile aus einem Guss zu produzieren, ohne Einschränkungen hinsichtlich Design, hat mit diesem Versprechen viele Branchen angelockt. In der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbereich, wo das Risiko des Versagens eines Teils jedermanns Erzfeind ist, kann das Liefern von Metallteilen, die durchgehend konsistente Stärke aufweisen, ein echter Vorteil sein.

In AF produzierte Füllstutzen für den GE LEAP-Motor zum Beispiel sind 25% leichter und fünfmal haltbarer als das vorherige Teil – wodurch sie eine äußerst attraktive Alternative sind. Bei diesen anspruchsvollen Anwendungen ist die Wahl der Pulver, Fertigung und Qualität von zentraler Bedeutung. Abhängig davon, welcher AF-Prozess und welche AF-Maschine verwendet werden, um ein Bauteil zu erstellen, unterliegt das eingesetzte Pulver unterschiedlichen Fluss-, Beanspruchungs- und Verarbeitungsverfahren. Die Sicherstellung, dass das Rohmaterial für den Einsatz geeignet ist, ist der entscheidende Unterschied zwischen Erfolg und Niederlage in der Metall-AF.

WIE MAN SICH (PULVER-) BETTET, SO LIEGT MAN. Im Rahmen von Pulverbett-AFProzessen wird das Bauteil auf einer schrittweise zurückfahrenden Plattform mit einer neuen Schicht Pulver, die über dem Bett verteilt wird, gefertigt, gefolgt von dem selektiven Verschmelzen bestimmter Bereiche. Eine Walze verteilt das freiliegende Pulver auf dem Bett und erzielt so eine dünne, gleichmäßige Schicht, die ca. 20 bis 50 Mikrometer tief ist. Der Kreislauf aus Verteilen, Schmelzen und minimalem Zurückfahren der Plattform wird bis zu 1000 mal wiederholt, so dass das fertige Bauteil Schicht um Schicht aufgebaut wird.

BIOGRAFIE DER AUTORIN: Cathryn trat 2012 nach Abschluss ihres ChemieStudiums an der Universität von Oxford mit einem Doktortitel dem Team für Beugung und Entwicklung bildgebender Verfahren (diffraction and imaging development) von Malvern Instruments bei. Nach einer 18-monatigen dienstlichen Entsendung zu Malvern Japan hat sie vor kurzem eine neue Stelle als Associate Product Manager für die Produkte in den Bereichen analytische Bildgebung und Laserbeugung (Analytical Imaging and Laser Diffraction) von Malvern angetreten.

PERFEKTES PULVER IST UNVERZICHTBAR Aktuelle AF-Maschinen bieten nur wenig Möglichkeit für jegliche Art von feinfühliger Steuerung, so dass inkonsistente Inputmaterialeigenschaften eins zu eins in inkonsistente fertige Bauteileigenschaften umgesetzt werden. Verminderte Pulverqualität kann zu Defekten im Endteil, wie beispielsweise Poren, 4

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Industrielle

QUALITÄT DESKTOP-3D-DRUCKER von Profis bestätigt

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Risse, Einschlüsse, Restspannungen und suboptimale Oberflächenrauheit, führen. Neben der Chemie sind es die physikalischen Eigenschaften eines Metallpulvers, die die AF-Leistungsfähigkeit bestimmen. Diese Eigenschaften umfassen sowohl Masseneigenschaften des Pulvers als auch Eigenschaften der individuellen Metallpartikel. Wesentliche Masseneigenschaften sind Packungsdichte und Fließfähigkeit. Bauteile weisen weniger Fehler und konsistente Qualität auf, wenn sie mit Pulvern hergestellt werden, die konsistent gut verdichten und so zu einer hohen Dichte führen. Es ist unbedingt erforderlich, dass sich das Pulver gleichmäßig und glatt auf dem Bett verteilen lässt, so dass es eine einheitliche Schicht ohne Luftporen bildet – und dies, die Fließfähigkeit des Pulvers, ist ebenfalls extrem wichtig. Sowohl die Masseneigenschaften als auch die Fließfähigkeit werden direkt, wenn auch nicht ausschließlich, von der Größe und Form der Partikel beeinflusst.

DIE KOSTEN FÜR DAS VERWENDETE PULVER MACHEN BIS ZU EINEM DRITTEL DER PRODUKTIONSKOSTEN EINER AFKOMPONENTE AUS, WOBEI DIE WIRTSCHAFTLICHE RENTABILITÄT DAVON ABHÄNGT, EINE SOLIDE LIEFERKETTE SOWIE EFFIZIENTE PULVER-RECYCLINGSTRATEGIEN AUFZUBAUEN

METALLPULVERANALYSE Daten zur Partikelgrößenverteilung und Morphologie zur Feststellung der Packungsdichte und Fließfähigkeit können mittels Laserbeugung und automatisierten bildgebenden Verfahren gemessen werden.

Mie-Theorie der Lichtstreuung analysiert, um die Größe der Partikel zu berechnen, die für das Streumuster verantwortlich sind. Die Partikelgröße wird als ein volumenäquivalenter Kugeldurchmesser angezeigt.

Laserbeugung misst die Partikelgrößenverteilung, indem die Winkelabweichung in der Intensität des gestreuten Lichts beim Passieren eines Laserstrahls durch eine verstreute Partikelprobe ermittelt wird. Große Partikel streuen im Verhältnis zum Laserstrahl Licht im kleinen Winkel, und kleine Partikel streuen Licht im großen Winkel. Die Daten der Winkel-Streuintensität werden dann unter Verwendung der

Automatische Bildgebungssysteme erfassen in nur wenigen Minuten zehntausende Partikelbilder, aus denen sie dann statistisch gültige Größenund Form-Verteilungen generieren, die für eine präzisere, objektivere und solidere Charakterisierung der Partikelmorphologie genutzt werden können, als dies beispielsweise mit Rasterelektronenmikroskopie möglich wäre. Jeder, der in der Metall-AF involviert ist, darunter Pulverzulieferern, Maschinenhersteller und

Endverbraucher, ist gut beraten diese Technologien zu nutzen, um sicherzustellen, dass die Charakteristika der ausgewählten Pulver ihren Anforderungen an das Endprodukt genügen.

ANTRIEB DER AF-REVOLUTION Die Kosten für das verwendete Pulver machen bis zu einem Drittel der Produktionskosten einer AF-Komponente aus, wobei die wirtschaftliche Rentabilität davon abhängt, eine solide Lieferkette sowie effiziente Pulver-RecyclingStrategien aufzubauen. Es kann eine echte Herausforderung sein, Spezifikationen für AF-Metallpulver festzulegen, vor allem wenn sich deren Anwendungsgebiet mit jedem Tag vergrößert. Viele clevere Planer wenden sich im Moment ergänzenden Analysetechniken zu, wie beispielsweise Laserbeugung und fortgeschrittene, automatisierte Bildanalyse, um geeignete Pulver zu identifizieren und zu spezifizieren, AF-Prozesse zu optimieren, Chargenkonsistenz zu überwachen, effektive Pulver-Recycling-Strategien umzusetzen und konsistent qualitativ hochwertige Teile zu erzielen. Wenn wir gemeinsam eine Lieferkette mit konsistenter und angemessener Qualität aufbauen können, liegt die Machbarkeit, Zuverlässigkeit und langfristige Durchführbarkeit von Metall-AF in unzähligen Industriebranchen vielleicht schon in viel näherer Zukunft als wir denken.

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BRUTAL Die gewaltige Zerstörungskraft unserer zerstörungsfreien Simulation

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in weit verbreiteter Irrtum bezüglich 3D-Druck ist die Annahme, dass die Industrie lediglich das benötigte Rohmaterial verwendet und es keinen Abfall gibt. Obwohl es stimmt, dass die Industrie wesentlich weniger Materialien verbraucht als bei subtraktiven Prozessen, kann Ihnen jeder, der mal eine SLS-Maschine (selektives Lasersintern) betrieben hat, sagen, dass Abfall ein enormes Problem ist. Zwischen 33% und 50% der SLS-Materialien müssen aufgefrischt werden“, sagt Dr. Sören Grießbach, Geschäftsführer der GS Pro GmbH. „Wenn Material überhaupt nicht oder mit weniger Frischpulver aufgefrischt wird, kann dies mangelhafte Teile zur Folge haben. Im Durchschnitt erzielen bzw. verbrauchen SLS Bauteile ca. 6-8% des Pulvers in einem ganzen Teilkuchen, bei einem Verlust von ungefähr 25-40% des ungefüllten PA12-Pulvers, da die vorgeschlagenen Auffrischraten bei ca. 50% des Teilkuchenmaterials liegen. Bei einer Verarbeitungsmenge einer mittelrahmigen Maschine von 1 kg/Std. fallen pro Stunde 0,25 - 0,4 kg Abfall an. Produktionsmaschinen laufen etwa 5.000 Stunden pro Jahr, was zu einem potentiellen Verlust von 1,3 - 2 Tonnen pro Maschine pro Jahr führt. „Finanziell gesehen bedeutet das, dass etwa 60.000 - 120.000 EUR pro Jahr zum Fenster hinausgeworfen werden.“ Für Unternehmen wie Digits2Widgets, einem Dienstleistungsunternehmen mit Sitz in Großbritannien, das stolz auf seine Pulverauffrischraten ist, geht es nicht nur um die Kosten des Abfallmaterials; auch die Abholung und Entsorgung kosten Geld. „Gebrauchtes Pulver gilt sowohl im Hinblick auf das Einatmen feiner Partikel als auch auf Grund der Tatsache, dass es leicht brennbar ist, als gefährlich“, sagt Jonathan Rowley, Leiter der Konstruktionsabteilung von Digits2Widgets, und erzählt das abschreckende Beispiel von explodierenden Windmühlen, wenn sich der Müller eine Pfeife anzündete und damit die Mehlpartikel in der Luft anzündete. „Wir sammeln das Abfallpulver bis unser ausgewiesener Lagerbereich voll ist. Dann bestellen wir eine Abholung, und etwa viermal im Jahr fallen Entsorgungskosten in Höhe von ein paar hundert Pfund an.“

E d i t i e r t v o n : : DA N I E L O ’ C O N N O R

„Anstatt 50% Frischpulver beizumischen, kann die Menge auf 10-15% reduziert werden, indem 35-40% verfeinertes Pulver mit regulärem Überschuss und eine Teilkuchenmischung verwendet werden “ GS Pro hat während der letzten acht Jahre mit Kunden auf der ganzen Welt zusammengearbeitet, um ein optimales Verfahren für den Einsatz von verfeinerten Pulvern festzulegen. Die Technologie funktioniert nachgewiesen auf SLS-Maschinen von 3D Systems, einschließlich dem firmeneigenen HiQ. Höhere Geschwindigkeitsbereiche und neueste Testergebnisse haben die Möglichkeit nachgewiesen, sie auf EOS und Farsoon-Systemen laufen zu lassen. „Einige Kunden verwenden 100% verfeinertes Pulver gemischt mit Überschuss-Pulver, um die beste Oberflächenbeschaffenheit, Bauteilqualität und mechanischen Eigenschaften zu erzielen“, erklärt Sören. „Es gibt Vorteile wie dass das Sieben des Teilkuchenpulvers abgeschafft wird, und da unser System ein geschlossener Kreislauf ist, wird der

Teilkuchen behalten, zur Aufbereitung geschickt, und der Kunde erhält sein recyceltes Pulver zurück, das er dann ohne Verlust als Frischpulver verwenden kann.“ Es wird nicht nur die Kohlenstoffbilanz reduziert, sondern weitere Vorteile sind unter anderem weniger Entgasung und Kondensation von verdampften Polymeren auf Filtern, Sensoren und Linsen sowie eine mögliche Verlängerung eines Maschinenlaufs zwischen Servicefällen. Materialeigenschaften haben für die Endverbraucher höchste Priorität. Wie schneiden da die verfeinerten Materialien von GS Pro ab? „Die Werte für Schlagfestigkeit und Reißdehnung sind ungefähr doppelt so hoch wie reguläres OEM Nylon 12“, sagt Sören. „Wir können nicht nur höhere Spitzenwerte erzielen, wir können auch stabilere Materialeigenschaften und Teilequalität im gesamten Bau erreichen. Mit unseren vollständig geprüften Maschinenparametern ist es nun möglich, Teile mit einer stabilen Qualität selbst an kalten Stellen des Teilebetts zu bauen.“

Dichte

Zugfestigkeit

E-Modul

Charpy Schlagzähigkeit

Einheiten

g/ccm

MPa

kJ/m²

Datenblätter von 3D/EOS

0,95-1,00

43-48

1.600-1.850

Recycelt

0,98-1,02

45-52

1.600-1.900

>100

5MECHANISCHES VERHALTEN VON GS-PRO-MATERIAL

Das Unternehmen von Dr. Sören Grießbach, GS Pro, arbeitet von seinem Standort in Chemnitz, Deutschland, an einem geschützten Aufbereitungsverfahren mit dem das Abfallproblem verbessert werden soll. „Mit unserem recycelten Pulver und damit zusammenhängenden Prozessparametern können Bauteile mit besseren mechanischen Eigenschaften als mit OEM-Pulvern erstellt werden“, sagt Sören. “GS Pro verfeinert Pulver für wiederholte Verwendung und es gibt verschiedene Einsatzmöglichkeiten. Es ist möglich, raffiniertes Pulver alleine zu verwenden, um einen geschlossenen Kreislauf von Materialeinsatz und Recycling zu schaffen.

ISO-ZUGSTAB HERGESTELLT AUS PA12-RC AUF SPRO60HD-HS VON 3D SYSTEMS

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BESCHLEUNIGUNG VON 3D-TECHNOLOGIEN

WIEDERAUFARBEITUNG VON SINTERMATERIAL

Grimm-Kolumne

DÄMPFEN SIE IHRE BEGEISTERUNG TE X T : TODD G R IM M

TODD GRIMM ist ein treuer Anhänger der additiven Fertigungsbranche und hat im Vertrieb einiger der größten Unternehmen der Branche gearbeitet. Aktuell ist Todd als AF-Berater für AMUG tätig.

tgrimm@tagrimm.com

s ist mal wieder so weit - mit Beginn der formnext powered by tct kann man einen Einblick in alle neuen Angebote der additiven Fertigung (AF) gewinnen. Ich bin davon überzeugt, dass bei dem Event die Luft regelrecht von der Begeisterung derer elektrisiert sein wird, die außer sich vor Freude über all die Neuigkeiten und angetan von den so angekündigten Anwendungen und Gelegenheiten, AF wirksam einzusetzen. Ich erwarte außerdem, dass die Versuchung, impulsiv zu handeln, enorm groß sein wird, so dass die Begeisterung die Vorsicht völlig verstummen lässt. Wenn Sie das Gefühl haben, in diese Falle zu tappen oder dass andere in Ihrer Organisation von dem Neuesten in der AF in den Bann gezogen werden, empfehle ich Ihnen, dass Sie Ihre Begeisterung dämpfen – zumindest für den Moment. Tatsache ist, dass alle neuen Sachen relativ unerprobt sind und daher ein inhärentes Risiko für diese frühen Anwender mit sich bringen. Bis jetzt habe ich es noch nie erlebt, dass eine neue Technologie keine Überraschungen für die Nutzer bereithielt. Oft handelt es sich nur um geringfügige oder überschaubare Überraschungen; in manchen Fällen jedoch waren diese katastrophal. Die Überraschungen sind das Ergebnis einer der drei folgenden Umstände: 1) zu kleine Nutzerpopulation um Behauptungen, Erklärungen und Angaben des Verkäufers zu validieren; 2) zu eingeschränkter Funktionsumfang um festzustellen, was funktioniert und wann; und 3) das Unvorhersehbare, und daher Unerwartete. Ein neues Produkt sollte jedoch niemals wegen möglicher Überraschungen nicht in Erwägung gezogen werden. Die Ergebnisse und Entlohnungen können das inhärente Risiko bei weitem übersteigen. Sie müssen jedoch Ihre Risikogrenze einschätzen werden durch grenzwertige oder schlechte Ergebnisse Karrieren, AF-Initiativen, Unternehmensziele oder Geschäftstätigkeiten gefährdet? Ist Ihr Unternehmen generell risikoscheu? Ist die Antwort darauf „Ja“, dann

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“ICH ERWARTE AUSSERDEM, DASS DIE VERSUCHUNG, IMPULSIV ZU HANDELN, ENORM GROSS SEIN WIRD, SO DASS DIE BEGEISTERUNG DIE VORSICHT VÖLLIG VERSTUMMEN LÄSST.”

wären Sie unter Umständen mit einer nicht unerheblichen Investition in eine neue AFTechnologie schlecht beraten. Sind die Risiken allerdings akzeptabel, dann sollte Ihr nächster Schritt eine gründliche Prüfung sein. Da Überraschungen überall auftreten können, sollten Sie alles so gut wie nur irgend möglich prüfen. Und das ist auch die Herausforderung: da die Technologie neu ist, haben wir keine Ausgangsbasis auf der wir diese Prüfung aufbauen können. Sie müssen also sehr gründlich die Fakten aufstöbern auf denen Ihre Entscheidung basieren wird. Untersucht werden sollte unter anderem: Hardware (Zuverlässigkeit, Ausfallmodi und tatsächliche Leistung), Software (Funktionalität und Grenzen), Materialien (Verfügbarkeit und Herausforderungen bezüglich der Verarbeitung), Ausgabequalität (Eigenschaften, Ausarbeitung und Genauigkeit plus jedwede Abhängigkeit von Größe oder Form des Bauteils), Schulung (was ist nötig und was ist verfügbar) und erforderliche unterstützende Ausrüstung (alle Werkzeuge, die für den durchgehenden Prozess benötigt werden). Berücksichtigen Sie die Reife der Technologie. Stellen Sie fest, ob sie sich im Alphatest, Betatest, einer begrenzten Einführung oder vollständiger Kommerzialisierung befindet. In der Vergangenheit wurden Käufer zu der Annahme verleitet, dass sie eine vollständig kommerzialisierte Lösung kaufen, nur um dann herauszufinden, dass sie eine BetaSite in einer späten Phase bekommen haben. Sie sollten außerdem bestätigen, dass Sie Anspruch darauf haben, sämtliche Updates oder Änderungen, mit denen diese unerwarteten Überraschungen behoben werden sollen, kostenfrei zu erhalten. Um die Fakten auszugraben sollten Sie mit Nutzern sprechen und die Technologie auf Herz und Nieren prüfen. Obgleich die Nutzerpopulation sehr klein ist, ist sie immer noch die beste Informationsquelle. Sprechen Sie mit so vielen Teststandorten

und kommerziellen Installationen wie Sie können. Neben einer ehrlichen Bewertung der Technologie werden Sie auch die Bereitschaft des Zulieferers, Feedback von den Tests entgegenzunehmen, einschätzen wollen und wie schnell dieser dann Fehlerkorrekturen implementiert. Wenn sich der Zulieferer weigert, die Namen von Anwendern freizugeben, oder lediglich ein paar „handverlesene“ Kunden anbietet, die nur ein Loblied auf den Zulieferer singen, wäre mein Rat, eine Kaufentscheidung zu vertagen, bis Sie eine annehmbare Anzahl glaubwürdiger Informationsquellen gefunden haben. Lassen Sie Benchmark-Teile anfertigen, um die Technologie auf Herz und Nieren zu prüfen. Besuchen Sie idealerweise den Zulieferer, wenn die Benchmark-Teile angefertigt werden - obgleich dies oft nicht machbar ist. So können Sie den Prozess miterleben, wodurch Sie Ihr Wissen erweitern und eventuell bis dato ungeahnte Fragen aufkommen. Indem Sie dem Prozess beiwohnen, können Sie sich auch vergewissern, dass bei der Herstellung Ihrer Teile kein Trick angewandt wurde. Wenn Sie wie ich auch eher etwas vorsichtig sind, ist es durchaus möglich, die Fakten zu entdecken, während Sie die Vorzüge einer neuen Technologie ohne Risiko genießen. Nutzen Sie ein Serviceunternehmen. Die Teile, die Sie erhalten, werden die Fähigkeiten der Technologie demonstrieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass Serviceunternehmen oft sehr gerne bereit sind, ihre Erfahrungen, die sie während der Installation, Implementierung und Einsatz der Technologie gemacht haben, zu teilen. Nachdem Sie Ihre Risikogrenze eingeschätzt und die neue Technologie geprüft haben, machen Sie den nächsten Schritt mit Zuversicht. Ich habe diesen Artikel nicht geschrieben, um Ihnen Ihren Enthusiasmus völlig auszutreiben, sondern um ihn lediglich zeitweise zu dämpfen, so dass Sie eine gut durchdachte, auf Logik basierende Entscheidung treffen können.

Additive Manufacturing Powder

SCIENCE!

NO FICTION

BÖHLER Edelstahl ist Ihr kompetenter Pulverlieferant für Additive Manufacturing. Als Technologieführer und nachhaltig führendes Unternehmen in relevanten Marktsegmenten der Pulvermetallurgie nützen wir bestehende Forschungs- und Prüfeinrichtungen für die Entwicklung kundenspezifischer Pulvervarianten, um damit die Leistungsgrenzen für anspruchsvollste Bauteile neu zu definieren: AMPO, hoch qualitatives Pulver und Druck Know-How vom Materialexperten BÖHLER Edelstahl.

BÖHLER UDDEHOLM Deutschland GmbH Hansaallee 321, 40549 Düsseldorf, Deutschland Telefon +49 211 522 0, Fax +49 211 522 2802 2244 info@bohler.de, www.bohler.de BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG Mariazeller Straße 25, A-8605 Kapfenberg, Österreich Telefon +43 3862 20-37181, Fax +43 3862 20-37585 info-powder@bohler-edelstahl.at, www.bohler-edelstahl.com

DIN 2.4856 (chemische Zusammensetzung nach AMS 5666, ASTM B 446, ASTM B 564 und UNS N06625 möglich) DIN 2.4668 (chemische Zusammensetzung nach API und AMS möglich) DIN 1.4542 / 17-4PH (chemische Zusammensetzung nach AMS möglich) DIN 1.2709 / ~ MS1 / Marage 300

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