Postprocessing EOS entpulvert mit Solukon

Redakteur: Simone Käfer

EOS hat zwei der von Solukon Maschinenbau entwickelten automatisierte Pulverentnahmesysteme installiert.

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Nach der Additiven Fertiung eines Bauteils im SLM-Verfahren folgt die Entpulverung. Dafür hat EOS zwei Maschinen von Solukon installiert.
Nach der Additiven Fertiung eines Bauteils im SLM-Verfahren folgt die Entpulverung. Dafür hat EOS zwei Maschinen von Solukon installiert.
(Bild: Solukon)

Die zwei automatisierten Entpulverungsanlagen SFM-AT800-S von Solukon sollen die Effizienz der Teilbauprozesskette für die Anwendungs- und Produktentwicklung bei EOS an den Standorten Krailling und Maisach bei München verbessern. An beiden Standorten betreibt der Maschinenbauer rund 50 Metall-AM-Systeme für die Testung und Herstellung von Demoteilen für Kunden. „Der wichtigste Faktor ist die Einsparung von Zeit und Arbeitskosten. Die Pulverentfernung auf diese Weise zu automatisieren bedeutet, dass Mitarbeiter in dieser Zeit andere Aufgaben ausführen können”, so Dr. Michael Shellabear, EOS Director IP and Technical Services, verantwortlich für das Management der internen Druckkapazitäten bei EOS. „Der Einsatz des Solukon-Systems führt zu verbesserten Reinigungsergebnissen, insbesondere bei komplexen Teilen mit internen Kanälen, die mit Pulver verstopft sind. Gerade dieses Pulver muss unbedingt entfernt werden.”

Da Additive Fertigung (additive manufacturing, AM) zunehmend in der Produktion eingesetzt wird, „werden die Kosten für das Postprocessing zu einem wichtigeren Faktor für die Kosten der gesamten Prozesskette”, sagt Dominik Hertle, verantwortlich bei der EOS GmbH für das Peripherie- und Automations-Portfolio von EOS Metallsystemen. Das merke man bei EOS auch daran, dass „Kunden immer mehr Fragen zu peripheren Prozessen wie der Pulverentfernung stellen”, so Hertle.

Wichtige Punkte für eine gute Entpulverung:

  • Eine gründliche Reinigung in allen Bereichen der additiv gefertigten Teile ist bei der Pulverentfernung wichtig. Denn dadurch wird verhindert, dass Pulverrückstände unwissentlich in andere Bereiche des Produktionsvorgangs verschleppt werden.
  • Schwere Teile sind bei der Handhabung problematisch; sie sind zeitaufwändig sind und für die Mitarbeiter eine Herausforderung.
  • Sicherheit ist ein zentrales Anliegen, vor allem im Hinblick auf reaktive Materialien wie Aluminium und Titan.
  • Restpulver sollte zur Wiederverwendung im Druckprozess aufbereitet werden. Gerade bei teuren Pulverlegierungen zahlt sich das aus.
  • Für Qualitäts- und Regulierungszwecke benötigen Kunden, die AM für Produktionsanwendungen verwenden, dokumentierbare und wiederholbare Teilereinigungsprotokolle.

Pulverentfernung bei EOS vor Solukon

Bis zur Anschaffung von zwei Solukon-Systemen wurde die Metallpulverentfernung zunächst mit EOS Integrated Process Chain Management (IPCM M) und/oder Industrial Powder Management (IPM M) -Modulen durchgeführt. In der wurde das Pulver anschließend von industriellen Staubsaugern entfernt. Einige Modelle der Maschine ermöglichten die Reinigung des größten Pulver-Anteils in der Maschine. Allerdings konnte dieser Prozess das Pulvers nicht vollständig entfernen. Abgesaugtes überschüssiges Pulver musste wegen von Kontaminationsbedenken verschrottet werden. Für die Entfernung des losen Pulvers – besonders von solchem, das in internen Kanälen eingeschlossen ist –, wurde dieses von teilweise bereits gereinigten Bauplatten in einer Strahlkabine mit Pulver und Druckluft manuell aus schwierigen Stellen geblasen.Die größten Sorgen bei der Pulverentfernung bereitete EOS die Zeit. Es dauerte viele Stunden Arbeit, um das gesamte Pulver zu entfernen – eine oft frustrierende Aufgabe für die Mitarbeiter.

Pulverentfernung mit Solukon

Der SPR Prozess (Smart Powder Recuperation) von Solukon erleichtert nun die Reinigung, indem dieser innerhalb einer geschützten Atmosphäre mit justierbarer Vibration Pulver selbst von den hartnäckigsten innenliegenden Kanälen befreit. Das System sammelt dabei ungenutztes Pulver kontaminationsfrei zur Wiederverwendung. Für reaktive Materialien bietet Solukon Systeme mit sicherheitsüberwachter Inertgasatmosphäre.Um auch komplexe Bauteile zu Entpulvern, wird das Bauteil um zwei Achsen geschwenkt. Der Prozess ist programmier- und wiederholbar und kann an Materialtyp und Teilegeometrie angepasst werden. Schwere Teile von bis zu 300 kg können in den größeren Einheiten von Solukon leicht bewegt werden. Kleinere Systeme können Teile mit einem Gewicht von bis zu 60 kg verarbeiten.

Die Top-of-the Line Modelle wie die SFM-AT800-S und die SFM-AT1000-S haben zwei kontinuierlich rotierbare Servoantriebe für absolute Bewegungsfreiheit. Diese Systeme wurden von Solukon speziell für ein Gemeinschaftsprojekt mit Siemens entwickelt. Dabei war es das Ziel, selbst komplexe labyrinthähnliche Kanäle von Pulver zu befreien. Dazu hat Siemens eine Software entwickelt, welche die Bauteilgeometrie in der CAD-Datei des digitalen Zwillings erkennt und den notwendigen Bewegungsalgorithmus für die Maschine berechnet.

Pulverentfernung bei EOS mit Solukon

EOS betreibt zwei SFM-AT800-S-Maschinen und erwägt nun den Kauf eines dritten. EOS druckt alle Arten von Legierungen, was in der Regel nicht typisch für Kunden ist, die AM für die Produktion verwenden. Idealerweise sollte für jede Legierung eine Solukon-Maschine eingesetzt werden. EOS-Systems befasst sich intern mit einigen grundlegenden Elemente der Pulverentfernung. So wird die Maschinenserie EOS M 4 bald eine Lösung anbieten, um den Großteil des Pulvers automatisch zu entfernen. Je nach Druckteil kann diese Lösung jedoch nicht immer das gesamte Pulver entfernen. In diesem Fall wird das vorgereinigte Bauteil in die Solukon-Maschine gelegt, um den Pulverentfernungsprozess zu finalisieren. Während EOS 95-99 Volumenprozent loses Pulver entfernen kann, sind die letzten Pulvermengen am schwierigsten und teuersten zu entfernen. Solukons Erfahrung zeigt, dass die letzten 10 % des Pulvers die größten Sorgen bereiten.

Der wichtigste Faktor ist die Einsparung von Zeit und Arbeitskosten. Das Festlegen des automatisierten Systems zum Entfernen des Pulvers bedeutet, dass der Mitarbeiter während des Betriebs des Systems andere Aufgaben ausführen kann. Das trägt wesentlich zur Arbeitszufriedenheit bei. Die für die Mitarbeiter frustrierende und aufwändige manuelle Reinigung entfällt. Eine verbesserte Reinigung, die wesentlich Zeit einspart, ist ein wichtiger Faktor. Das Team ist dann in der Lage, die Teile viel besser zu reinigen als mit manuellen Lösungen. Arbeit- und Gesundheitsschutz sind für EOS von großer Bedeutung, unabhängig davon, ob das Pulver manuell oder automatisch entfernt wird. Ohne die automatische Lösung müsste EOS stärker auf den individuellen Schutz der Mitarbeiter achten, was wiederum die Arbeitszufriedenheit beim Teilereinigungsprozesses beeinflusst. Schließlich ist das Anlegen von Schutzausrüstungen ist eine zeitaufwändige Aufgabe.

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