3D-Kunststoffdruck Additive Fertigung bei einem Blechverarbeiter

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Manchmal ist Kunststoff besser als Metall und Additive Fertigung bringt die Produktion voran. Das hat zumindest Mawe Presstec festgestellt.

• Der Belchverarbeiter Mawe Presstec stellt Fertigungsvorrichtung mit einem 3D-Drucker von Stratasys her.

• Anstatt Stahlblech wird nun ein Kunststoff verarbeitet.

• Mawe konnte Entwicklungszyklen und -prozesse deutlich verkürzen.

Mawe Presstec suchte nach einer Alternative. Denn das Fertigen, Neubestellen und Auswechseln ihrer Werkzeuge, Bauteile und Produkte ist zeitaufwändig und teuer. Seit 30 Jahren fertigt das Unternehmen mit Pressen, Laserschweiß- und Laserschmelzanlagen und Presswerken kundenspezifische Werkzeuge und Vorrichtungen aus Metallblechen. Um bei den vielen individuellen Projekten bestimmte Geometrien und Designs zu erhalten, benötigt Mawe oft maßgeschneiderte Vorrichtungen. Diese Vorrichtungen müssen mitunter auch aktualisiert werden, um den speziellen Anforderungen der unterschiedlichen Aufträge zu genügen.

Ein jüngstes Beispiel hierfür ist eine Fertigungsvorrichtung, die geändert werden musste, um Klappenscharniere hinzuzufügen. Normalerweise würde man dies in mehreren Phasen fertigen oder extern beziehen. Doch Geschäftsführer Marco Werling hatte in einen F170 von Stratasys investiert. Der 3D-Drucker arbeitet mit Kunststofffilament und gilt aufgrund seines Bauraums von 254 mm × 254 mm × 254 mm als Einsteigermodel, ist aber auch für Kleinserien geeignet. Je nachdem, wie man seine Bauteile haben möchte, druckt die Maschine mit Genauigkeiten von ±0,200 oder ±0,002 mm. Mawe hat sich als Werkstoff für ABS entschieden.

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ABS ersetzt Stahl

Ursprünglich wurde die Vorrichtung, die ein IHU-geformtes Rohr zum 3D-Laserbeschneiden aufnimmt, aus Stahlblech im Steckprinzip hergestellt. „Jetzt wird nur noch die Grundplatte aus Stahl hergestellt, die aktiven Teile – also die die mit dem Werkstück in Berührung kommen – drucken wir aus ABS”, sagt Werling. Für das Material entschied Mawe sich weil es alle ihre Kriterien erfüllte. Weil bei Produktionsanlagen starke Kräfte wirken, benötigt man Vorrichtungen mit hoher Strapazierfähigkeit und Schlagfestigkeit gegenüber externem Druck von Maschinen und Prozessen beim Formen und Biegen. Zugleich müssen Vorrichtungen hitzebeständig und geometrisch präzise sein, damit die Fertigungswerkzeuge funktionieren.

Ein weiterer Vorteil des Kunststoffs wurde beim Einsatz der Vorrichtung entdeckt. Sie berührt die Oberflächen polierter Produkte beim Biegen und Formen. Die ursprünglichen Vorrichtungen aus Stahlblech zerkratzten diese Oberflächen. Aber das Verhältnis zwischen Weichheit und Festigkeit vom ABS-Material beseitigt dieses Problem. Zudem besteht die Vorrichtung nicht mehr aus mehreren Bauteilen, die zusammengesteckt werden, sondern sie wird als ein Teil gedruckt ohne Nahtstellen an den Oberflächen. Bei der Konstruktion hilft die mitgelieferte Software GrabCAD Advanced FDM. Beim Postprocessing fällt bis auf das Auswaschen des Supportmaterials nichts an, da alle Bohrungen bereits beim Druck eingebracht werden können.Sollten Gewinde benötigt werden, erklärt Werling, so greifen sie auf Normteile zurück.

Die Möglichkeit einen komplexen Rohrverlauf ohne viel Aufwand auf einer Laserbearbeitungsmaschine dauerhaft und wiederholbar spannen zu können, gehört zu den großen Vorteilen der additiv gefertigten Vorrichtung. Aber auch jenseits dessen macht Werling Verbesserungen aus. „Die Freiheiten zur Vorrichtungsauslegung und -gestaltung sind enorm gestiegen”, sagt er. „Zudem kann man aus den generierten Daten mit kleinen Änderungen und einer anderen Farbe gleich noch die Prüfvorrichtungen herstellen.”

Weniger Produktionskosten durch Additive Fertigung

Mit dem 3D-Drucker konnte Mawe auch die Produktionskosten senken. „Pro Bauteil sparen wir 20 bis 30 Prozent der Kosten. Einfach deshalb, weil die Materialkosten im Vergleich zum bisher verwendeten Metall geringer sind”, so Werling. „Auch den Materialabfall konnten wir reduzieren.” Mit der Software GrabCAD Print werden aus CAD-Dateien additive Bauteile. Auch sie sei bestens geeignet, um den Produktdesignzyklus zu verkürzen. „Nach den letzten Aktualisierungen der GrabCAD-Software in diesem Jahr, war vor allem die Designphase unserer betriebsinternen Fertigung sehr viel bequemer und gestraffter”, sagt Werling.

Mawe hat nicht erst gestern mit dem 3D-Drucken angefangen. Vor sechs Jahren wurde in dem Unternehmen zum ersten Mal mit Additiver Fertigung gearbeitet. Seither wird sie stetig tiefer integriert und die Möglichkeiten weiterentwickelt. „Herausforderungen mit der Technik gibt es immer mal wieder”, gibt Werling zu, „aber mittlerweile kann man sagen, dass die Maschinen stabil laufen”. Probleme entstünden eher durch Menschen. Insgesamt hätten die Ergebnisse zu einem Wandel geführt, erläutert Werling. Durch die Additive Fertigung von Vorrichtungen und Werkzeugen aus Thermoplasten für Fertigungsmaschinen konnte Mawe Entwicklungszyklen und -prozesse deutlich verkürzen. Werling ist überzeugt von der Investition in einen 3D-Drucker. „Die Additive Fertigung unserer Werkzeuge und Vorrichtungen mit der F170 von Stratasys reduzierte die Dauer der Bauteilfertigung und optimierte die gesamten Entwicklungsprozesse unserer Fertigung”, sagt er. „Die Herstellung von Vorrichtungen aus modernen Thermoplasten sorgt bei einigen Bauteilen für Zeiteinsparungen bis 50 %. Zugleich erhöht es die Flexibilität und individuelle Anpassungen können besser vorgenommen werden. Die F170 kann rund um die Uhr eingesetzt werden – dies verbessert die Produktivität und man kann ohne Unterbrechung drucken.”

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* Karolina Herten arbeitet bei Stratasys in 77836 Rheinmünster Tel. (0 72 29) 7 77 20

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