Additive Fertigung Additive Fertigung erneut im Fokus der Euromold

Redakteur: Nora Nuissl

Das Interesse an additiven Fertigungsverfahren ist groß. Daher greift die diesjährige Eurmold das Thema erneut in großem Maße auf: Zahlreiche Unternehmen zeigen ihre Bandbreite an additiven Fertigungslösungen und auf dem Fachkongress zu Additive Manufacturing diskutiert Branchenexperte Terry Wohlers die Zukunft der Technik.

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„Für Anwendungen mit Kunststoff gibt es eine größere Vielfalt an Verfahren, in der Metallverarbeitung werden das Pulverbettverfahren oder das Laserauftragsschweißen in der Industrie eingesetzt“, erklärt Rainer Gebhardt vom VDMA.
„Für Anwendungen mit Kunststoff gibt es eine größere Vielfalt an Verfahren, in der Metallverarbeitung werden das Pulverbettverfahren oder das Laserauftragsschweißen in der Industrie eingesetzt“, erklärt Rainer Gebhardt vom VDMA.
(Bild: Stefanie Michel)

Die Frau steht im Raum und wird innerhalb weniger Sekunden gescannt. Der Scanner erfasst dabei ihre Form und mit einem speziellen Weißlicht sogar die Farbschattierungen ihrer Haut und Kleidung. Die gescannten Daten werden am Computer in ein CAD-Modell umgewandelt, das wiederum in Lagen aufgeteilt wird. Schicht für Schicht entsteht aus den Lagen im Drucker ein dreidimensionales Abbild. Dafür spritzt der Drucker mit einer Düse Bindemittel in loses Kunststoffpulver. Das feine Pulver verklebt an den vom Computer berechneten Stellen. Schichtweise wächst so ein lebensnahes Abbild der Frau heran.

Was heute im Alltag in bezahlbarem Rahmen möglich ist, erfreut sich auch in der Industrie größerer Beliebtheit. So können bereits Zahnräder, filigrane Details in Bauteilen oder sogar eine bisher aus 40 einzelnen Bauteilen bestehende Turbine eines Windrads in einem Stück gedruckt werden.

„Das Interesse an 3D-Druck ist sehr groß“

Die Möglichkeiten additiver Verfahren scheinen groß – auch in der Industrie. „Das Interesse im Maschinen- und Anlagenbau für 3D-Druck ist sehr groß“, betont Rainer Gebhardt, Experte bei der Arbeitsgemeinschaft „Additive Manufacturing“ (AM) des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer (VDMA).

Klare Vorteile bei additiver Fertigung

Die Vorteile lägen auf der Hand: Man benötige keine Werkzeuge mehr für die Herstellung von Prototypen und die Performance von Maschinen ließe sich durch die Verwendung von generativ hergestellten Bauteilen in vielen Fällen steigern, erklärt Gebhardt. Zudem erhoffen sich Unternehmen vorwiegend Kostenersparnis. Zum einen fällt durch den direkten Druck eines CAD-Modells die Herstellung von Werkzeugen zum einmaligen Gebrauch bei der Entwicklung von Prototypen weg. Zum anderen erschließen sich auch neue Möglichkeiten für die Lagerhaltung. „Künftig muss kein breites Sortiment an Ersatzteilen im Unternehmen vorrätig sein. Man braucht nur noch die Daten eines Bauteils und kann die benötigten Teile nach dem Prinzip ‚Print-on-Demand‘, also Stückgenau auf Bedarf, drucken“, ist der Projektleiter der VDMA-Arbeitsgemeinschaft überzeugt.

Das rege Interesse im Maschinen- und Anlagenbau an additiven Fertigungsverfahren spiegelt sich auch auf der Euromold wider. Auf der diesjährigen Fachmesse für Werkzeug- und Formenbau sowie Design und Produktentwicklung stehen neben dem Leitthema des Werkzeugbaus erneut generative Fertigungsverfahren im Fokus der Aussteller. Additive Fertigungsverfahren sowie die Bereiche Rapid Prototyping und Rapid Tooling konzentrieren sich in Halle 11.

Ergänzendes zum Thema
In Kürze
Was bietet die Euromold zum Thema 3D-Druck:
  • Halle 11: Zentrierung der Bereiche additive Fertigung, Rapid Prototyping und Rapid Tooling.
  • Sonderschau „Additive Fertigung und Werkzeugbau“ mit Beispielen der gewinnbringenden Zusammenarbeit beider Branchen in Halle 8.
  • Themenpark „Stark im Formenbau mit additiver Fertigung“ in Halle 8.
  • Fachvortrag von Terry Wohlers „The truth behind the additive manufacturing supply chain“. Wohlers beleuchtet als 3D-Druck-Experte sowohl Möglichkeiten, als auch Potenziale der generativen Technologien in der Fertigungskette. Datum und Uhrzeit: Donnerstag, 27. November 2014, 09:30 – 17:00 Uhr,Ort: Portalhaus, Frequenz 2, Halle 11 , Konferenz-Sprache: Englisch

Die Euromold ist laut Angaben des Messeveranstalters Demat GmbH die Weltmesse für Werkzeug- und Formenbau, Design und Produktentwicklung. Die Messe findet im Jahr 2014 von 25. bis 28. November zum 21. Mal statt und präsentiert Produkte, Dienstleistungen, Technologien und Trends entlang der Prozesskette „Vom Design über den Prototyp bis zur Serie“.

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Highlights auf der Euromold 2014

So zeigt einer der Boliden im 3D-Druck, die Stratasys GmbH, dieses Jahr elf neue Drucker für die generative Fertigung. Die laut Unternehmensangaben bisher am meist verkauften 3D-Produktionssysteme der Fortus-Serie werden um die Modelle 450mc und 380mc erweitert.

„Die neuen Fortus-Drucker sind zwischen 20 bis 40 % schneller als die vorherigen Modelle und zeichnen sich vor allem durch ihre Bedienerfreundlichkeit aus. Die Geschwindigkeitssteigerung macht sich besonders beim Druck von komplexen Geometrien bemerkbar“, erklärt Andy Middleton, Geschäftsführer für Europa, den Mittleren Osten und Afrika bei Stratasys. Mit dem Fused Deposition Modeling-(FDM-)Thermoplast Ultem 1010 hat der Hersteller ein Material im Sortiment, das neben Anwendungen in der Luft-, Raumfahrt- und Automobilindustrie auch für den Kontakt mit Lebensmitteln zertifiziert ist. Das Material sei hitze- und chemikalienbeständig und außerdem biokompatibel, so Middleton.

Stratatsys baut Produktportfolio an 3D-Druckern aus

Des Weiteren zeigt das Unternehmen an seinen Ständen Polyjet-Drucker aus der Objet-Reihe. Damit können filigrane Details in komplexen Bauteilen 3D gedruckt werden. Bei dem Objet Eden260VS entfernt sich laut Hersteller sogar das bisher manuell zu entfernende Stützmaterial automatisch, da es wasserlöslich ist. Die Flagschiffe Objet 260 und 350 Connex-Drucker können Endprodukte so nah wie möglich an der Realität darstellen, da sie zusammenmontierte und mehrfarbige Bauteile drucken können. Mit den neuen Modellen erwartet sich Middleton viel Anklang sowohl bei Designern, als auch bei Konstrukteuren. Live zu sehen sind die Neuheiten auf den Messeständen FN01 sowie D90 in Halle 11.

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In Kürze
Was bietet die Euromold zum Thema 3D-Druck:
  • Halle 11: Zentrierung der Bereiche additive Fertigung, Rapid Prototyping und Rapid Tooling.
  • Sonderschau „Additive Fertigung und Werkzeugbau“ mit Beispielen der gewinnbringenden Zusammenarbeit beider Branchen in Halle 8.
  • Themenpark „Stark im Formenbau mit additiver Fertigung“ in Halle 8.
  • Fachvortrag von Terry Wohlers „The truth behind the additive manufacturing supply chain“. Wohlers beleuchtet als 3D-Druck-Experte sowohl Möglichkeiten, als auch Potenziale der generativen Technologien in der Fertigungskette. Datum und Uhrzeit: Donnerstag, 27. November 2014, 09:30 – 17:00 Uhr,Ort: Portalhaus, Frequenz 2, Halle 11 , Konferenz-Sprache: Englisch

Die Euromold ist laut Angaben des Messeveranstalters Demat GmbH die Weltmesse für Werkzeug- und Formenbau, Design und Produktentwicklung. Die Messe findet im Jahr 2014 von 25. bis 28. November zum 21. Mal statt und präsentiert Produkte, Dienstleistungen, Technologien und Trends entlang der Prozesskette „Vom Design über den Prototyp bis zur Serie“.

Als Spezialist für additive Fertigung im Sanddruckverfahren präsentiert der Augsburger Hersteller Exone auf der Messe seinen laut eigenen Aussagen schnellsten Metalldrucker, die M-Flex (Stand D108, Halle 11). Der 3D-Drucker druckt Bauteile direkt in Edelstahl und festigt sie mithilfe eines Sinter- und Infiltrierprozesses. Der Vorteil dieses Druckers liege darin, dass insbesondere komplexe Geometrien direkt in Metall entstünden. Damit setzt der Hersteller auf additive Fertigungstechnologie in der Metallverarbeitung. „In vielen Branchen von Automobil bis Luftfahrt spart die Technologie bereits heute wertvolle Zeit und Ressourcen. Sie hilft, Teile schneller und flexibler zu entwickeln bei gleichzeitig höherer Produktivität und geringeren Kosten“, ist Rainer Höchsmann, Europa-Geschäftsführer bei Exone, überzeugt.

Concept Laser stellt Lasercusing vor

Auf Lasersintern setzt die Firma Concept Laser aus Lichtenfels. An seinem Stand D66 in Halle 11 zeigt das Unternehmen das Lasercusing. Der Begriff setzt sich aus dem Eigennamen Concept Laser sowie dem englischen Wort fusing, also die vollstängige Aufschmelzung, zusammen. Die Besonderheit dieses Schmelzverfahrens ist die stochastische Belichtungsstrategie nach dem „Island-Prinzip“, heißt es von Unternehmensseite. Die Segmente jeder einzelnen Schicht, sogenannte „Islands“, werden dabei sukzessive abgearbeitet. So könnten Spannungen im Bauteil signifikant reduziert werden und auch großvolumige Bauteile verzugsarm generiert werden. Die Technik findet Anwendung in Werkzeugeinsätzen mit konturnaher Kühlung oder in Bauteilen verschiedener Branchen, wie Schmuck, Medizin, Dental, Automotive oder Luft- und Raumfahrt.

Neben künftigen Chancen und dem großen Potenzial der additiven Fertigung sieht Rainer Gebhardt aber auch Nachholbedarf. Gerade, wenn es darum geht, was man mit den Fertigungsverfahren erreichen kann, wie und wo man die Verfahrenstechnologien im Produktionsprozess einbringen kann, sei zu wenig Wissen bei Unternehmen vorhanden, so der Experte. Allein der Begriff 3D-Druck kann verwirren, denn eigentlich versteckt sich dahinter eine Vielzahl verschiedener Fertigungsverfahren.

Ergänzendes zum Thema
3D-Druck
Technologien zur additiven Fertigung im Überblick:

Bisher ist 3D-Druck für Metall und Kunststoff am weitesten verbreitet, additive Fertigungsverfahren mit weiteren Materialien werden erforscht. Die Arbeitsgemeinschaft AM des VDMA unterscheidet hierbei zwischen folgenden gängigen generativen Fertigungsverfahren:

  • Fused Deposition Modeling (FDM): Das Extrusionsverfahren bezeichnet eine Schmelzschichtung. Dabei wird ein Kunststoff- oder Wachsdraht durch Erwärmung verflüssigt und mit einer Heizdüse durch Extrudieren aufgetragen. Die einzelnen Schichten verbinden sich so zu einem komplexen Bauteil. Das Verfahren wird synonym auch als Fused Layer Modeling- (FLM-)Technologie bezeichnet.
  • Selektives Lasersintern: Bei diesen Verfahren handelt es sich um einen Pulverbett-Schmelzvorgang, bei dem eine Pulverschicht selektiv durch Wärme, oftmals durch einen Laser, verschweißt wird. Das lose Material wird anschließend abgetragen. Im Englischen wird dieses Verfahren als Selective Laser Melting (SLM) bezeichnet und bevorzugt für Metall eingesetzt.
  • Polyjet: Bei dem Materialspritzen wird nach dem Prinzip des Tintendruckers Material tröpfchenweise aufgebracht und ausgehärtet. Kunststoff wird so zum Beispiel durch UV-Strahlung polymerisiert.
  • Laminierverfahren: In einem Schichtaufbau werden zum Beispiel Papierbögen in der gewünschten Form aufeinander geklebt.
  • Stereolithografie: Hierbei wird ein Fotopolymer beispielsweise mithilfe gezielter UV-Strahlen in einem Flüssigkeitsbad ausgehärtet.
  • Hybrid-Anlagen: Die hybride Fertigung setzt sich aus der Kombination der zerspanenden Fertigung mit einem generativen Fertigungsverfahren zusammen. Metallpulver wird mit einem thermischen Spritzverfahren aufgebracht und ermöglicht die Herstellung großvolumiger Bauteile. Für den Materialauftrag werden Pulverpartikel über ein Trägergas stark beschleunigt und mittels einer Düse auf das Substrat gesprüht. Die Auftragseinheit ist in ein 5-Achsen-Bearbeitungszentrum integriert. Der Materialauftrag erfolgt dabei schichtweise so weit, wie die jeweiligen Bauteilkonturen zur Fräsbearbeitung zugänglich sind, danach werden die Konturen im Auftragsverfahren bearbeitet.

Was steckt alles im Begriff 3D-Druck?

Mit 3D-Druck bezeichnet man im Allgemeinen ein Fertigungsverfahren, bei dem Material schichtweise gedruckt wird, bis ein vollständiges Bauteil entsteht. Dabei ist unter anderem materialabhängig, welche Technologie am besten geeignet ist. In der Industrie spricht man auch kaum von 3D-Druck, sondern von additiven oder generativen Fertigungsverfahren. Bisher sind Fertigungstechnologien für Metall und Kunststoff am weitesten verbreitet, additive Fertigungsverfahren mit weiteren Materialien werden erforscht. „Für Anwendungen mit Kunststoff gibt es derzeit eine größere Vielfalt an Verfahren, wohingegen in der Metallverarbeitung das Pulverbettverfahren und das Laserauftragsschweißen die bereits heute in der Industrie eingesetzten Verfahren sind.“ Die Arbeitsgemeinschaft des VDMA unterscheidet in der additiven Fertigung zwischen folgenden gängigen generativen Fertigungsverfahren.

Potenzial von 3D-Druck weiter ausschöpfen

Nach wie vor gibt es zudem noch großes Verbesserungspotenzial im Bereich des Additive Manufacturing, also der Serienfertigung von additiv hergestellten Komponenten. Mit den bisherigen Schwachstellen beschäftigt sich der Vortrag „The truth behind the additive manufacturing supply chain“ auf der Euromold, bei dem sich der branchenbekannte 3D-Druck-Experte Terry Wohlers mit derzeitigen Möglichkeiten und dem aktuellen Stand der 3D-Technik auseinandersetzt. Laut Wohlers könnten die vielfältigen Möglichkeiten der industriellen 3D-Drucktechnik derzeit nicht voll ausgeschöpft werden. Die Technologie sei vorhanden, aber die Nachfrage nach hochwertigen Materialien, Maschinen und zertifizierten Lieferanten übersteige das Angebot bei Weitem. Hochkomplexe Bauteile könnten theoretisch vergleichsweise kostengünstig produziert werden, aber die Infrastruktur fehle. Terry Wohlers will mit seinem Vortrag die Aufmerksamkeit für das Thema generative Fertigung erhöhen und alle Beteiligten aus Forschung, Wissenschaft und Industrie motivieren, gemeinsam Lösungen zu erarbeiten. Außerdem werden Referenten globaler Großunternehmen, zum Beispiel Airbus, Hewlett-Packard oder Siemens, ihre Erfahrungen und Sichtweisen darlegen.

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Schulbank für additive Fertigung drücken

Eine Neuheit in diesem Jahr ist die Euromold 3D-School. In der Halle 11 ist ein Klassenraum aufgebaut, der Schülern die Möglichkeiten des 3D-Drucks vorführen soll. Die Idee der 3D-Schule entstammt einer Kooperation der Unternehmen TCT Magazine + Personalize (TCT), 3D Systems und Black Country Atelier (BCA) und lehnt sich an das englische Modell des TCT Bright Minds-Programms an. Dieses läuft in England bereits erfolgreich und wird sein Debüt auf der Frankfurter Messe feiern. Dabei können rund 200 Schüler von Gymnasium bis Mittelschule in Deutschland, aber auch Studenten an Workshops über additive Fertigungsverfahren teilnehmen. Jeder Workshop dauert zwei bis vier Stunden und soll den Teilnehmern die technische Bandbreite in den Bereichen 3D-Scanning, haptisch basierte 3D-Maus und 3D-Drucker näher bringen.

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3D-Druck
Technologien zur additiven Fertigung im Überblick:

Bisher ist 3D-Druck für Metall und Kunststoff am weitesten verbreitet, additive Fertigungsverfahren mit weiteren Materialien werden erforscht. Die Arbeitsgemeinschaft AM des VDMA unterscheidet hierbei zwischen folgenden gängigen generativen Fertigungsverfahren:

  • Fused Deposition Modeling (FDM): Das Extrusionsverfahren bezeichnet eine Schmelzschichtung. Dabei wird ein Kunststoff- oder Wachsdraht durch Erwärmung verflüssigt und mit einer Heizdüse durch Extrudieren aufgetragen. Die einzelnen Schichten verbinden sich so zu einem komplexen Bauteil. Das Verfahren wird synonym auch als Fused Layer Modeling- (FLM-)Technologie bezeichnet.
  • Selektives Lasersintern: Bei diesen Verfahren handelt es sich um einen Pulverbett-Schmelzvorgang, bei dem eine Pulverschicht selektiv durch Wärme, oftmals durch einen Laser, verschweißt wird. Das lose Material wird anschließend abgetragen. Im Englischen wird dieses Verfahren als Selective Laser Melting (SLM) bezeichnet und bevorzugt für Metall eingesetzt.
  • Polyjet: Bei dem Materialspritzen wird nach dem Prinzip des Tintendruckers Material tröpfchenweise aufgebracht und ausgehärtet. Kunststoff wird so zum Beispiel durch UV-Strahlung polymerisiert.
  • Laminierverfahren: In einem Schichtaufbau werden zum Beispiel Papierbögen in der gewünschten Form aufeinander geklebt.
  • Stereolithografie: Hierbei wird ein Fotopolymer beispielsweise mithilfe gezielter UV-Strahlen in einem Flüssigkeitsbad ausgehärtet.
  • Hybrid-Anlagen: Die hybride Fertigung setzt sich aus der Kombination der zerspanenden Fertigung mit einem generativen Fertigungsverfahren zusammen. Metallpulver wird mit einem thermischen Spritzverfahren aufgebracht und ermöglicht die Herstellung großvolumiger Bauteile. Für den Materialauftrag werden Pulverpartikel über ein Trägergas stark beschleunigt und mittels einer Düse auf das Substrat gesprüht. Die Auftragseinheit ist in ein 5-Achsen-Bearbeitungszentrum integriert. Der Materialauftrag erfolgt dabei schichtweise so weit, wie die jeweiligen Bauteilkonturen zur Fräsbearbeitung zugänglich sind, danach werden die Konturen im Auftragsverfahren bearbeitet.

Duncan Wood, Chief Operating Officer Rapid Communications Group ist von dem Konzept überzeugt: „Wir denken, dass es wichtig ist, die nächste Generation zu inspirieren und finden die Erweiterung des Programms in Deutschland auf der Euromold als sehr erfreulich.“ Auch die beteiligten Firmen freuen sich auf die Zusammenarbeit mit den jungen Interessierten und sehen die 3D-Schule als eine mögliche Antwort auf den stets in Deutschland betonten Fachkräftemangel. So erklärt Projektleiter Frank Santo von Demat: „Als Gesellschaft stehen wir in der Verantwortung, unsere nächste Generation bewusst an neue technische Entwicklungen heranzuführen, damit sie ihre ersten und wichtigen Erfahrungen schon früh erleben können. Gemeinsam mit unseren Kooperationspartnern werden unsere Schüler aus Deutschland die Chance bekommen, mit den neuesten Technologien dieser Branche professionell in Kontakt zu treten. Wir freuen uns sehr, diese Bildungsveranstaltung auf der Euromold 2014 das erste Mal zu präsentieren und wünschen uns, diese Workshops können Anlass sein, 3D-Drucktechnologien an deutschen Schulen zukünftig direkt zu unterrichten.“

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