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BEST OF INDUSTRY AWARD – Kategorie Additive Fertigung 3D-Bearbeitung mit mobiler 5-Achs-Werkzeugmaschine

Additive und subtraktive 3D-Bearbeitung mit mobiler 5-Achs-Werkzeugmaschine schafft neue Produktionsmöglichkeiten in Metall und Kunststoff.

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5-Achs-Druck von Strukturen in einer METROM-Maschine.
5-Achs-Druck von Strukturen in einer METROM-Maschine.
(Bild: METROM)

Die Herausforderungen der additiven Fertigung und der nachfolgend fast immer notwendigen Nachbearbeitung sind enorm. Einerseits werden zur Erreichung einer hohen Produktivität und kürzeren Druckzeit immer höhere Auftragsraten gefordert, andererseits sollen die Materialhomogenitäten und Oberflächenqualitäten den bisherigen Fertigungsverfahren entsprechen oder diese sogar übertreffen.

METROM baut daher eine mobile 5-Achs-Hybridwerkzeugmaschine, die in der Lage ist, ein metallisches Werkstück zu messen, die Kontur zu schweißen sowie die Fräsbearbeitung in einer Aufspannung durchzuführen. Alle genannten Werkzeuge und Technologien sind durch einen direkten Werkzeugwechsel im Arbeitsraum verfügbar. Dadurch ist außer der Programmierung der Bearbeitungsaufgabe kein Bedienereinfluss erforderlich.

SEAM-Verfahren

Das vom Fraunhofer IWU neu entwickelte SEAM-Verfahren (Screw Extrusion Additive Manufacturing) arbeitet nach dem Stand der Technik in der Kunststoffverarbeitung. Es verarbeitet Standardgranulat anstelle eines teuren Filaments zu belastbaren Kunststoffkomponenten. Dies führt im Vergleich zum bekannten FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) zu einer 200-fachen Materialkostenersparnis und Erhöhung der Austragsleistung von 0,5 kg/h auf 8 kg/h. Das SEAM-Verfahren eignet sich insbesondere auch für die Herstellung großvolumiger Strukturen. Überhangwinkel von bis zu 65° in 2,5D sind hierbei ohne Verwendung von Stützstrukturen möglich. Darüber hinaus können großformatige Formen für die CFK-Herstellung mittels Autoklav-Technologie zuerst gedruckt und anschließend direkt im gleichen Setup fertig bearbeitet werden. Die SEAM-Extrusionseinheit ist für den Einsatz in einer METROM-Maschine modifiziert worden, um die Bewegungsfreiheit vom klassischen 2,5D-Drucken auf einen realen 3D-Druck zu erweitern. Der 5-Achs-Metall-Druck und die maschinelle Bearbeitung können bereits von der mobilen METROM-Maschine durchgeführt werden. Zusätzlich interpolierende Linear- oder Rotationsachsen beschleunigen die Aufbaurate und ermöglichen eine volle 5-Seiten-Bearbeitung.

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