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Additive Manufacturing

Prototypen aus der Pulverdüse

Mit den Anlagen Lasertec 65 3D und Lasertec 65 3D Hybrid von DMG Mori lassen sich komplexe Werkstücke mittels Laserauftragsschweißen herstellen und reparieren. Das eröffnet vom Prototypenbau über die Serienfertigung bis hin zu Multi-Material-Anwendungen ganz neue Einsatzmöglichkeiten.

 (Bild: DMG Mori Global Marketing GmbH)

(Bild: DMG Mori Global Marketing GmbH)

Der Maschinenbauer DMG Mori ist als globaler Full-Liner im Additive Manufacturing von metallischen Bauteilen etabliert. Verfügbare Lösungen unterstützen additive Fertigungsverfahren sowohl im Pulverbett (Lasertec SLM-Maschinen) als auch mit Pulverdüse (Lasertec 3D und Lasertec 3D Hybrid). Dabei hat sich Insbesondere das Laserauftragsschweißen mittels Pulverdüse als flexible und effiziente Zukunftstechnologie erwiesen: Das Anwendungsspektrum reicht von der wirtschaftlichen Herstellung komplexer Prototypen und Kleinserienteile über innovative Multi-Material-Applikationen bis hin zur deutlich effizienteren Reparatur von Verschleißteilen.

Paradigmenwechsel

Für Produktentwickler und Konstrukteure hat mit dem Einzug additiver Fertigungstechnologien geradezu ein neues Zeitalter begonnen. Dort wo konventionelle Herstellungsverfahren an ihre Grenzen stoßen oder schlichtweg zu teuer sind, bieten Pulverdüse und Pulverbett ganz neue Potenziale in der Gestaltung von Bauteilen. Gleichzeitig steigen die Qualität der additiv gefertigten Werkstücke und die Bearbeitungsgeschwindigkeit. „Insbesondere als Ergänzung zu den konventionellen Herstellungsmethoden bieten die Verfahren mit Pulverdüse oder im Pulverbett sinnvolle und zukunftsträchtige Möglichkeiten“, sagt Patrick Diederich, bei DMG Mori verantwortlich für Additive Manufacturing. Auch aufgrund des breit gefächerten Maschinenportfolios von Zerspanung bis Additive Manufacturing geht der Hersteller mit einem ganzheitlichen Ansatz an das Thema heran. Diederich schildert: „Um die additive Fertigung fest in der Produktion zu etablieren, ist die Integration in bestehende Produktionssysteme und Prozessketten essenziell – besonders, wenn der Schritt von der Prototypen- und Kleinserienfertigung zur Serienfertigung gelingen soll.“ Auf diese Aufgaben sind die Lasertec-Modelle des Herstellers zugeschnitten, da sie die meisten schweißbaren Materialien verarbeiten können. Zudem steht für sie eine umfangreiche Materialdatenbank zur Verfügung. „Oftmals stehen Edelstähle, Werkzeug- und Schnellarbeitsstähle, aber auch Nickel-, Kobalt- und Kupferbasislegierungen im Mittelpunkt“, erläuert Richard Kellett, Produktmanager für das DMG Mori-Portfolio im Laserauftragsschweißen. Darüber hinaus seien die Maschinen in der Lage, Multi-Material-Bauteile und Gradientwerkstoffe aufzubauen, wodurch Konstrukteure Bauteileigenschaften gezielt definieren können. Diese Multi-Material-Fähigkeit ist ein deutlicher Vorteil gegenüber den meisten anderen additiven Fertigungsmethoden.

Hybrider Ansatz

Mit der Kombination aus Laserauftragsschweißen und Fräsbearbeitung in einer Aufspannung ermöglicht der Lasertec 65 3D Hybrid völlig neue Anwendungen. In einem ø 500x400mm großen Arbeitsraum können die bis zu 600 kg schweren Werkstücke in einer Aufspannung und in mehreren Stufen alternierend additiv und spanend bearbeitet werden. So lassen sich auch Stellen auf Endgenauigkeit fräsen, die am finalen Bauteil nicht mehr erreichbar wären. Vor allem in den Branchen Öl und Gas, Raumfahrt, Energietechnik sowie Werkzeug- und Formenbau sind solche Applikationen gefragt. Das hybride Konzept vereint somit zwei Maschinen in einer, jedoch können diese auch abwechselnd genutzt werden. „Der große Vorteil besteht darin, dass kein Umspannen erforderlich ist und somit die Genauigkeit erhöht und die Gesamtprozesszeit reduziert werden“, sagt Richard Kellett. War die additive Fertigung früher überwiegend im Prototypenbau ein Thema, kann die Hybrid-Lösung auch für die Serienfertigung komplexer Werkstücke und die Reparatur und Beschichtung von Verschleißteilen wirtschaftlich eingesetzt werden. Zum Beispiel Schneidmesser können auf der Maschine komplett aufgebaut und gefräst werden. Nach Abnutzung der Messer lassen sie sich in der Maschine wieder instand setzen. Die Werkstücke können in einer Aufspannung vorbereitet, zerspant, mit der Pulverdüse aufgebaut und fertig zerspant werden. Die Maschine behält alle Funktionen einer 5-Achs-Simultan-Fräsmaschine, inklusive Kühlmittel für die Zerspannung und Reinigung der Maschine.

Das Laserauftragsschweißen ermöglicht auch Multi-Material-Anwendungen. (Bild: DMG Mori Global Marketing GmbH)

Das Laserauftragsschweißen ermöglicht auch Multi-Material-Anwendungen. (Bild: DMG Mori Global Marketing GmbH)

Kompakter Spezialist

Ausschließlich für das Laserauftragsschweißen hat DMG Mori die Lasertec 65 3D konzipiert. Der Prozess darin sieht vor, dass Werkstücke additiv aufgebaut, beschichtet oder repariert werden. Die nachgelagerte Bearbeitung erfolgt dann beispielsweise auf einer DMU 65 MonoBlock von DMG Mori. Die Reduzierung auf das reine Laserauftragsschweißen bietet den Vorteil, dass die Maschine um 40 Prozent kompakter als ihre hybride Schwestermaschine ist und somit 40 Prozent größere Verfahrwege bietet. Der Anschaffungspreis ist ebenfalls um 40 Prozent niedriger.

Vernetzung per Software

Um die beiden Maschinen in den gesamten Fertigungsprozess einzugliedern, müssen sich Hardware und Software sinnvoll miteinander verketten lassen. Um das zu unterstützen, unterhält DMG Mori schon seit Jahren eine Entwicklungskooperation mit Siemens NX für eine durchgängige CAD/CAM-Lösung und bietet die intuitive Benutzeroberfläche Celos. Die Erfassung und das Management von Daten sowie der Einsatz von Apps stehen hierbei im Mittelpunkt.

Weltweites Wachstum

„Die additive Fertigung ist gleichermaßen revolutionär und sinnvoll, so dass sie sich im Prototypenbau und in der Einzelteilfertigung wie auch in der Serienfertigung etablieren wird“, prognostiziert Patrick Diederich, der das Additive Manufacturing-Geschäft beim Maschinenbauer verantwortet. In den kommenden Jahren dürfte dieses Geschäft global gesehen im hohen zweistelligen Bereich steigen. Ein guter Grund für DMG Mori, sein Portfolio in dieser Sparte auch künftig weiterzuentwickeln.


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