Formnext: 3D-Drucker gehen in die Produktion

Die Formnext letzte Woche war ein voller Erfolg – für die Messegesellschaft, die eine Steigerung der Besucherzahlen von mehr als 60 Prozent auf über 21.000 verkünden konnte, aber auch für die Besucher, die im Gespräch die hohe Qualität der Kontakte betonten. In zwei Hallen zeigte sich, dass sowohl die formnext als auch das Thema Additive erwachsen geworden sind – der Trend war eindeutig: weniger Desktop-Drucker für Maker, mehr Großgeräte für den Einsatz in der Fertigung. Hier der erste Teil meiner Messenachlese.

Es war beim Messerundgang spürbar: Die Additive-Branche ist erwachsen geworden. Überwogen noch vorr einigen Jahren Enthusiasten, die ihre selbstentwickelten FDM-Drucker vorstellten, so wandelte sich dieses Bild in den letzten Jahrenm, die Branche wurde professioneller und die Drucker mit ihnen. In diesem Jahr ist spürbar: Jetzt geht es weg vom Prototypen, hin zur Produktion. Prozesssicherheit, Präzision, Geschwindighkeit und Bauraumgröße bekommen viel mehr Bedeutung. Entsprechend waren viele große Geräte zu sehen.

Den Rekord für die größte Maschine dürfte SLM erobert haben – die neue SLM 800 reichte quer über den 322 m² großen Stand und ist zwei Stockwerke hoch. Dabei ist die SLM 800 sogar noch der kleinere Teil eines neuen Konzepts, das neben der AM-Maschine eine automatisierte Handlingstation umfasst. Mehrere 3D-Drucker – die Anzahl hängt vom konkreten Einsatz ab – lassen sich über ein Transportsystem mit einer Handlingstation zu einer Fertigungsanlage verbinden. In der Handlinganlage werden die gedruckten Teile automatisch gekühlt und aus dem Pulverbett entfernt, zudem läuft hier das Pulverhandling und das Vorheizen ab.

Das Maschinenkonzept der SLM 800 bietet unter anderem eine neue, permanente Filtertechnologie, Melt Pool Monitoring (MPM) und Laser Power Monitoring (LPM) – jetzt auch für den Multilaser-Betrieb, eine verbesserte Machine Control Software (MCS) sowie eine optionale Pulverversorgungseinheit (PSV) mittels Vakuumtechnik. Das Konzept scheint zu überzeugen, noch auf der Messe konnte SLM einen Großauftrag über 20 SLM 800 und eine SLM 280 eines Kunden aus dem Energiesektor mit Sitz in Asien bekanntgeben.

Die SLM 800: Zwei Stockwerke Additive Manufacturing in Metall. Das Werkstück rechts im Bild zeigt die Bauraumgröße (Bild: SLM).

Darüber hinaus stellt SLM Solutions den Additive Designer vor. Die im Konzernverbund entwickelte Datenaufbereitungssoftware bietet mit dem erweiterten Leistungsumfang mehr Möglichkeiten die metallbasierte additive Fertigung optimal vorzubereiten und zu steuern. Zusätzlich stellte SLM eine neue Version der SLM 400 vor, die mit einem eleganteren Gehäuse, kontinuierlichem Filtersystem und der Unterstützung des Additive Designer punktet.

Eine Kooperation mit Rosswag und Cronimet soll die Entwicklung, Produktion und Distribution von Sonder- und Hochleistungslegierungen zur Anwendung in der additiven Fertigung voranbringen. Rosswag wird die Produktion und Optimierung der gemeinsam entwickelten Metallpulver übernehmen. CRONIMET liefert die aufbereiteten Rohstoffe für die Verdüsung aus ihrer CRONIFOND-Produktlinie. SLM Solutions bringt das nötige Know-How aus der additiven Fertigung ein und übernimmt den exklusiven Vertrieb der entwickelten Metallpulver.

German RepRap präsentierte die 4. Generation des 3D-Druckers X400. Dieser kommt mit einer Vielzahl an Verbesserungen und neuen Features, welche für einen Einsatz im Dauerbetrieb im industriellen Umfeld entwickelt wurden. Ein weiterer Fokus lag in der Präsentation der neuesten Filament-Innovationen aus dem Hause DuPont, wozu die weichen 3D-Filamente Hytrel 3D4000FL  und Hytrel 3D4100FL sowie das  Nylonmaterial Zytel 3D1000FL gehören.

German RepRap X500

Der X500 von German RepRap ermöglicht die Fertigung von Bauteilen aus Hochleistungskunststoffen wie PEKK (Bild: German RepRap).

Ganz neu ist der Hochtemperatur 3D-Drucker German RepRap X500. German RepRap demonstrierte die Verarbeitung von PEKK (Polyetherketonketon), einem Hochtemperatur Filament aus der Familie der sogenannten PEK (Polyetherketone) Materialien, zu welchen auch PEEK (Polyetheretherketon) dazugehört. Auf dem X500 lassen sich auch andere Hochtemperaturmaterialien wie das PEI-Material ULTEM 9085 verarbeiten.

Bei EOS gab es das neue System EOS P 500 zu sehen, das Unternehmen adressiert, die Kunststoffbauteile im industriellen Maßstab produzieren wollen. Die EOS P 500 zeichnet sich im Vergleich zur EOS P396, dem derzeit schnellsten Laser-Sinter-System im Polymerbereich von EOS, durch eine doppelt so hohe Aufbaurate aus. Dafür wurden unter anderem zwei Laser mit je 70 Watt zum Aufschmelzen des Werkstoffs sowie ein neuentwickelter Beschichter integriert. Letzterer ist präzise steuerbar und trägt eine neue Schicht Kunststoffpulver mit sehr hoher Geschwindigkeit (600 mm/s) auf die Bauplattform auf. Ebenso wurde der Materialfluss innerhalb des Systems optimiert. Anders als bisherige EOS-Systeme bringt die EOS P 500 den Werkstoff bereits beim Auftragen auf optimale Verarbeitungstemperatur und verkürzt damit die Dauer für Beschichtung und Belichtung.

Die Arbeitsschritte vor und nach dem eigentlichen Bauprozess laufen ebenfalls deutlich zügiger ab: Vorwärmen und Abkühlen des Wechselrahmens erfolgen außerhalb der Anlage, der Austausch der Wechselrahmen erfolgt außerdem in sehr kurzer Zeit. Im Ergebnis können Nutzer bereits fünfzehn Minuten nach dem Abschluss eines Baujobs einen neuen Fertigungsvorgang starten. Da das System außerdem nur selten gereinigt (üblicherweise 1x wöchentlich) und gewartet (normalerweise 1x jährlich) werden muss, steigt die Betriebszeit der EOS P 500 um bis zu 75 Prozent verglichen mit Vorgängersystemen und Wettbewerbsmodellen.

Die gute Bauteilqualität wird unter anderem durch das EOSAME-Feature unterstützt, das den Energieeintrag homogenisiert und für reproduzierbare Bauteilmechanik und Maßhaltigkeit sorgt – ein entscheidender Faktor für die Serienfertigung. Die P 500 umfasst eine Reihe von Lösungen für Prozessüberwachung und Systemintegration. Das System bietet Qualitätssicherung im industriellen Maßstab durch die Auswertung umfangreicher Sensorik sowie kameragestützt erhobener Messdaten (optisch und thermisch). Anwender erhalten so wichtige Systeminformationen, beispielsweise zum Restsauerstoffgehalt oder zur Temperatur im Bauraum. In Verbindung mit der EOSCONNECT-Software lassen sich die Maschinen- und Produktionsdaten sammeln, in Echtzeit abrufen und in vorhandene IT-Infrastrukturen integrieren. EOS bietet zudem eine intuitive App für die Darstellung der Daten in einem Dashboard. Dies ermöglicht eine umfassende und benutzerfreundliche Überwachung des Maschinenparks.

Die EOS P 500 ist doppelt so schnell wie die Vorgängerin und automatisierbar (Bild: EOS).

Die EOS P 500 ist das erste EOS-System für die Verarbeitung von Polymeren, das von dem intuitiv bedienbaren, offenen und produktiven CAM-Tool EOSPRINT 2 unterstützt wird. Die Software ist bereits für zahlreiche EOS-Metallsysteme verfügbar und ermöglicht Ingenieuren die Optimierung von CAD-Daten. Die Konnektivität vor, während und nach dem AM-Bauprozess ist entscheidend für die Einbindung der EOS P 500 in ein automatisiertes Fertigungsumfeld und der erste Schritt auf dem Weg hin zu automatisierten Produktionsketten im Polymerbereich.

Die EOS P 500 kann Kunststoffe bei Betriebstemperaturen bis zu 300 °C verarbeiten, was die Nutzung von Polymermaterialklassen wie PA6, PBT, PET, PPS, PEKK und anderen ermöglicht. Einen wichtigen Beitrag zu einem hochqualitativen AM-Bauprozess leistet dabei eine dreistufige Filtereinheit, die Materialausgasungen und Partikel aus dem Bauraum filtert. Als erstes Hochleistungspolymer für die P 500 wird PEKK verfügbar sein. Der Werkstoff weist eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und ist flammhemmend, wodurch er sich als eine leichte Alternative zu Metall eignet.

Für die Entwicklung eines Materials auf Basis von Arkemas KEPSTAN® PEKK Produktreihe arbeitet EOS mit Arkema zusammen, einem führenden internationalen Hersteller von Spezialchemikalien und fortschrittlichen Werkstoffen.

Das erste P 500-System ging übrigens an Materialise, die eine neue Version ihrer Software vorstellten. Aber dazu mehr im nächsten Teil des Artikels.

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