HP Metal Jet: Neues Metall-3D-Druckverfahren für Serienteile

Auf der International Manufacturing Technology Show (IMTS) 2018 in Chicago präsentierte HP diese Woche seine neueste Drucktechnologie. HP Metal Jet ermöglicht die Serienfertigung von Metallteilen in Produktionsqualität. Dazu hat das Unternehmen sein JetFusion-Verfahren, das bisher mit Kunststoffpulver arbeitete, um eine Version für Metallpulver erweitert. Die im neuen Drucker generierten Druckteile werden nach einer Behandlung im Sinterofen echte Metallteile. Zunächst baut HP einen eigenen Metal Jet-Produktionsservice auf, ab 2010 sollen die Geräte dann allgemein verfügbar sein. Ich bin gespannt, ob die neuen Maschinen auch auf der Formnext in Frankfurt zu besichtigen sind.

Schaltknauf im HP Metal Jet Verfahren hergestellt.

VW testete die Metallteile aus dem HP Metal Jet-Drucker unter anderem an einem Schaltknauf (Bild: HP/VW).

HP Metal Jet basiert auf der aus den Vorgängermodellen bekannten Binder-Jetting-Technologie auf Voxel-Ebene. Das Gerät bietet eine Druckbett-Größe von 430 x 320 x 200 Millimeter, die Druckdüsen sind vierfach redundant angeordnet. HP Metal Jet arbeitet in der aktuellen Ausführung mit Edelstahlmaterial.

HP kooperiert mit dem Unternehmen GKN Powder Metallurgy, in dessen Fabriken mit HP Metal Jet funktionelle Metallteile für führende Fahrzeug- und Industrieunternehmen wie Volkswagen und Wilo gefertigt werden sollen – die industrieweit erste Zusammenarbeit dieser Art. GKN Powder Metallurgy ist ein weltweit führender Hersteller von Materialien und Produkten unter Einsatz pulvermetallurgischer Verfahren und umfasst die Marken GKN Sinter Metals, GKN Hoeganaes sowie GKN Additive Manufacturing. Das Unternehmen produziert mehr als drei Milliarden Komponenten pro Jahr und will bereits im kommenden Jahr HP Metal Jet-Teile in Produktionsqualität und Millionenstückzahlen für seine Kunden drucken.

Wilo Pumpenrotor ausd dem HP Metal Jet Drucker

Wilo lässt Pumpenrotoren auf den neuen HP-Druckern herstellen (Bild: HP/Wilo).

Volkswagen integriert HP Metal Jet in seine langfristigen Design- und Produktionspläne. Als erstes Ziel der Kooperation von Volkswagen, GKN Powder Metallurgy und HP evaluieren die drei Unternehmen die Herstellung von individualisierten Massenteilen – beispielsweise personalisierten Schlüsselringen oder Namensschildern zur Außenanbringung. Der mehrjährige Plan von VW, HP Metal Jet einzusetzen, sieht auch die Produktion funktioneller Hochleistungsteile mit erheblichen strukturellen Anforderungen wie Schaltknäufe und Spiegelhalterungen vor. Da neue Plattformen wie Elektrofahrzeuge in Serie gehen, wird erwartet, dass HP Metal Jet für zusätzliche Anwendungen wie die Leichtbauweise von vollständig sicherheitszertifizierten Metallteilen genutzt wird.

„Die Autoindustrie steckt mitten in einer Revolution. Die Kunden erwarten heutzutage nicht nur eine Personalisierung, bis 2025 wird die Volkswagen-Gruppe 80 neue elektrische Modelle eingeführt haben“, sagt Dr. Martin Goede, Head of Technology Planning and Development bei Volkswagen. „Ein einziges Auto besteht aus sechs- bis achttausend verschiedenen Teilen. Ein großer Vorteil von additiven Technologien wie HP Metal Jet: viele dieser Teile können wir fertigen, ohne dass zuerst die entsprechenden Produktionswerkzeuge hergestellt werden müssen. Durch die Verkürzung der Produktionszeit von Teilen können wir die Serienfertigung in einem höheren Volumen sehr schnell realisieren. Aus diesem Grund ist die neue HP Metal Jet-Plattform für die Industrie ein gewaltiger Schritt nach vorne.“

GKN Powder Metallurgy nutzt die HP Metal Jet-Technologie auch, um für für den Pumpenhersteller Wilo kostengünstige Industrieteile mit höherem hydraulischem Wirkungsgrad herzustellen. Wilo setzt auf HP Metal Jet-Technologie, um hydraulische Teile wie Laufräder, Diffusoren und Pumpengehäuse, die intensiver Saugwirkung, Druck und Temperaturschwankungen widerstehen müssen, in höchst variablen Maßen zu produzieren.

 Metal Jet-Drucker

In der ersten Jahreshälfte 2019 startet HP einen 3D-Druckservice mit Metal Jet-Druckern (Bild: HP).

In der Medizinindustrie arbeitet HP zudem mit Parmatech zusammen, um die Serienfertigung von Metal Jet-Teilen auf Kunden wie OKAY Industries, Primo Medical Group und weitere Unternehmen auszubauen. Parmatech ist weltweit führend beim Metallspritzguss, seit über 40 Jahren ein Pionier in der Metallverarbeitung und spezialisiert auf kostengünstige Großserien-Metallteile für den medizinischen und industriellen Bereich.

In der ersten Jahreshälfte 2019 startet HP einen Metal Jet-Produktionsservice, bei dem Kunden 3D-Designdateien hochladen können, um Teile in Industriequalität und hoher Zahl zu erhalten. Die Teile werden in Zusammenarbeit mit den HP-Partnern GKN Powder Metallurgy und Parmatech hergestellt. Anlagen werden werden ab dem Jahr 2020 für unter 399.000 Euro angeboten und an erste Kunden ausgeliefert. Ab 2021 sind sie dann allgemein verfügbar. Kunden, die Metal Jet-Systeme vorbestellen möchten, können diese ab sofort reservieren.

Meine Quellen sagen mir, dass die Teile aus dem Metal Jet-Verfahren einige Vorteile gegenüber den typischen Laserschmelzteilen haben, vor allem vermeidet das Sinterverfahren die starken inneren Spannungen, die beim Laserschmelzen entstehen. Auch das Gefühge soll besser sein in dem Sinn, dass die Schichten weniger Einfluss auf die Werkstoffkennwerte haben. Herkömmliche 3D-Druckteile sind, weil sie schichtweise aufgebaut sind, anisotrop, das bedeutet, dass sie je nach Ausrichtung unterschiedliche Eigenschaften haben – bekanntestes Beispiel eines anisotropen Werkstoffs ist Holz. Man darf also gespannt sein auf die ersten Teile. Das folgende Video zeigt die Technologie im Detail:

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