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3D-Metalldrucker fürs Laserschmelzen

| Autor: Simone Käfer

Heute erschmilzt man sich seine metallischen Ersatzteile. Nebenbei können sie dann auch noch verbessert werden. Dafür stellen wir Ihnen heute drei 3D-Metalldrucker vor, die nach dem Laserschmelzverfahren arbeiten.

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Ein additiv gefertigter Dosenabfüller kann in einem Arbeitsgang, ohne Montage dafür aber on demand in einer Woche gefertigt werden. Das verbesserte additive Bauteil ist zudem um 35 % leichter als das konventionelle.
Ein additiv gefertigter Dosenabfüller kann in einem Arbeitsgang, ohne Montage dafür aber on demand in einer Woche gefertigt werden. Das verbesserte additive Bauteil ist zudem um 35 % leichter als das konventionelle.
( Bild: Jung & Co. )
  • Die M2 cusing Multilaser von Concept Laser hat eine große Filterfläche und arbeitet im 3-Schicht-Betrieb.
  • Vier Laser und eine separate Entnahmestation bietet die SLM 500 von SLM Solutions.
  • Renishaws Ren AM 500M verwöhnt mit einem großen Touchscreen und einem automatisiertem Filtersystem.

Nicht nur Lagerbestände werden eingespart. Auch die Herstellungszeit verringert sich gewaltig – obwohl das Ersatzteil vielleicht sogar einer Topologieoptimierung unterzogen wurde. Zudem können Leichtbauansätze oder Funktionsintegrationen, wie Kühlen, Temperieren oder Sensorik, einbezogen werden. Speziell für unseren Produkttester der Woche, Thomas Lehmann, Geschäftsführer von Jung & Co., war noch ein weiterer Punkt wichtig: Durch den 3D-Metalldruck waren Lunker kein Thema mehr. Lunker sind Hohlräume, die beim Erstarren gegossener Teile entstehen und für den Lebensmittelbereich, in dem Lehmann zu Hause ist, ein Ärgernis darstellen.

Jung & Co. Gerätebau fertigt Ersatzteile für Getränkeabfüllanlagen aus Edelstahl, Aluminium und Titan, wie Füllventile für Dosenfüllanlagen. Viele dieser Ersatzteile sind keine Standardkomponenten, sondern kundenspezifische Lösungen. Herkömmlich gefertigt, besteht die Baugruppe aus sieben Bauteilen aus Edelstahl 1.4404. Dann kommen noch Dichtungen hinzu. Die Edelstahlkomponenten mussten in der Präzisionszerspanung auf CNC-Maschinen zunächst gefräst oder gedreht und dann manuell montiert werden. Anschließend legte man sich die Baugruppe auf Lager, um bei Bedarf schnell reagieren und die Abfüllanlage wieder hochfahren zu können.

Die M2 cusing Multilaser von Concept Laser ist mit Blick auf Atex konstruiert und arbeitet mit zwei Lasern.
Die M2 cusing Multilaser von Concept Laser ist mit Blick auf Atex konstruiert und arbeitet mit zwei Lasern.
( Bild: T. Lehmann/Jung & Co. )

Der Atex-Drucker mit dem großen Filter

Die klassischen Methoden der Zerspanung hat das Unternehmen nun um die Additive Fertigung erweitert. In der Fertigung steht eine M2 cusing Multilaser von Concept Laser mit zwei 400-W-Lasern. Die Maschine ist nach Atex konstruiert, um reaktive Werkstoffe sicher verarbeiten zu können. Zusätzliche Sicherheit bietet eine räumliche Trennung von Prozesskammer und Handhabungsbereich. Laserquelle und Filtertechnik sind im System integriert, was insgesamt zu einem geringen Platzbedarf führt. Die Filterfläche von 20 m2 verringert die Wechselintervalle des Filters. Außerdem verfügt der 3D-Metalldrucker standardmäßig über einen wasserflutbaren Filter, wodurch ein sicherer Filterwechsel gewährleistet werden soll. Die Anlage kann im 3-Schicht-Betrieb arbeiten.

Das Dosenfüllventil wurde so umkonstruiert, dass es in einem Arbeitsgang auf einem 3D-Drucker hergestellt werden kann. Dadurch entfallen die Abdichtungen und Schnittstellen, die sonst durch das Zusammenfügen zwangsläufig entstehen. Der Wegfall der Montage spart Kosten und Zeit. Aber auch der reine Herstellungsprozess wurde zeitlich verkürzt: Das Bauteil auf konventionelle Weise zu fertigen, dauert acht bis zehn Wochen inklusive der Beschaffung des benötigten Feingussteiles. Die additive Herstellung benötigt etwa eine Woche. Nach ersten Erfahrungen mit dem 3D-Druck ging Jung & Co. einen Schritt weiter: „Ersatzteile on demand”, also auf Abruf, ist das neue Geschäftskonzept.

SLM 500 von SLM Solutions arbeitet mit vier Lasern und einem automatischen Pulvermanagement.
SLM 500 von SLM Solutions arbeitet mit vier Lasern und einem automatischen Pulvermanagement.
( Bild: SLM Solutions )

Vier Laser und eine Pulverzuführung

Wem zwei Laser mit 400 W nicht reichen, der sollte sich die SLM 500 von SLM Solutions ansehen. Hier sind vier Laser im Einsatz, wahlweise mit je 400 oder 700 W. Der Bauraum der Maschine ist 500 mm × 280 mm × 365 mm groß. Außerdem sorgt ein vollautomatisiertes Pulvermanagement dafür, dass das Metallpulver kontinuierlich gesiebt und dem Bauprozess zugeführt wird. Über eine separate Entnahmestation sind Arbeiten, wie das Reinigen des Zylinders und die Bauteilentnahme, leichter auszuführen, während in einem zweiten Bauzylinder parallel dazu ein Folgebauprozess gestartet wird. Die Bauteilvorbereitung wird mit der Software Magics RP und den Modulen Support Generator SG+ sowie dem Build-Prozessor durchgeführt.

Eine automatisierte Pulverzuführung und ein intelligent gesteuertes Filtersystem bietet die Ren AM 500M von Renishaw.
Eine automatisierte Pulverzuführung und ein intelligent gesteuertes Filtersystem bietet die Ren AM 500M von Renishaw.
( Bild: Renishaw )

Ergänzendes zum Thema
Anwenderblick
Drei Fragen an den Anwender

Thomas Lehmann, Geschäftsführer von Jung & Co., erläutert, wie er seine Kunden in Staunen versetzte und warum er sich für Concept Laser entschied.

„Für uns war das Sicherheitskonzept mit einer räumlichen Trennung von Prozess- und Handhabungskammer entscheidend”, bekräftigt Thomas Lehmann, Geschäftsführer Jung & Co.
„Für uns war das Sicherheitskonzept mit einer räumlichen Trennung von Prozess- und Handhabungskammer entscheidend”, bekräftigt Thomas Lehmann, Geschäftsführer Jung & Co.
( Bild: www.photomatzen.de )

Sie liefern Ersatzteile on demand. Wie kam diese Idee bei Ihren Kunden an?

Anfangs dachten unsere Kunden: Was für eine verrückte Idee. Viel zu teuer. Geht gar nicht. Wir mussten also erst mal Überzeugungsarbeit leisten.

Aber nicht nur das war eine Neuheit für Ihre Kunden. Auch die neuen Möglichkeiten überraschten?

Additiv gefertigte Edelstahlbauteile können bei Bedarf gedruckt und auch noch konstruktiv verbessert werden. Da haben die meisten Kunden erst einmal ungläubig geschaut, weil wir mit so einer revolutionären Idee auftraten.

Wieso haben Sie sich für die Anlage von Concept Laser entschieden?

In Versuchen mit einem anderen Anbieter neigten die Laserspuren zur Überlappung. Das war für uns inakzeptabel. Dieses Problem trat bei der M2 cusing Multilaser von Concept Laser nicht auf. Da wir auch Titan bearbeiten, war zudem das Sicherheitskonzept von Concept Laser mit einer räumlichen Trennung von Prozess- und Handhabungskammer für uns entscheidend.

Automatisiertes Filtersystem

Ebenfalls mit einer automatischen Pulverzuführung inklusive Sieben und Rückführen wartet die Ren AM 500M von Renishaw auf. Ihr Bauvolumen beträgt 250 mm × 250 mm × 350 mm. Erwähnenswert ist ihr Touchscreen. Die Software der 480 mm großen Bedienerschnittstelle basiert auf dem Windows-Betriebssystem, ebenso die Maschinensteuerung. Große Symbole zeigen den eingebauten Workflow zur leichten Navigation durch die verschiedenen Prozessschritte. Das Filtersystem dieses Druckers heißt Safe Change. Der Zustand der Filter wird über das intelligente Steuersystem erfasst und entsprechend gesteuert. So wird der Gaskreislauf automatisch zum sauberen Filter geleitet, bevor sich die Prozessbedingungen verschlechtern. Der Benutzer wird anschließend aufgefordert, Filtergehäuse und Filtereinsatz auszuwechseln.

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Über den Autor

Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung, Werkstoffe und Materialfluss, Vogel Communications Group

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