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Verfahrenskombination

Hybridmaschinen vereinen das Beste aus zwei Welten

| Autor / Redakteur: Rüdiger Kroh / Rüdiger Kroh

Der Laser sorgt in der Hybridmaschine von DMG Mori dafür, dass Material aufgetragen wird.
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Der Laser sorgt in der Hybridmaschine von DMG Mori dafür, dass Material aufgetragen wird. (Bild: DMG Mori)

Verschiedene Bearbeitungsschritte in einer Maschine zu kombinieren, ist gleich aus mehreren Gründen reizvoll: Man spart Platz, kann ein Bauteil in einer Aufspannung bearbeiten und erreicht so eine höhere Genauigkeit. Derzeit liegen Hybridmaschinen, bei denen additive Fertigungsverfahren in ein Bearbeitungszentrum integriert sind, im Trend. Namhafte Unternehmen der Branche, von DMG Mori, Hamuel, Hermle bis Mazak, bieten inzwischen entsprechende Maschinen an.

Lange Zeit war es ein Weg der kleinen Schritte. Was einmal unter dem Begriff Rapid Prototyping begann, entwickelte sich langsam in Richtung Tooling und Manufacturing. Heute ist das additive Fertigen als 3D-Printing in aller Munde. Doch trotz aller Wachstumsprognosen wird auch zukünftig nicht jedes Bauteil aus dem Drucker kommen. Auch wenn der weltweite Markt für additiv gefertigte Güter und Dienstleistungen laut Wohlers-Report von 3 Mrd. US-Dollar (2013) bis zum Jahr 2020 auf rund 21 Mrd. US-Dollar steigen soll: Ohne Zerspanung wird es nicht gehen.

Metall-Pulver-Auftragsverfahren als Dienstleistung

Für die Hersteller von Werkzeugmaschinen bietet das vermeintliche Wettbewerbsverfahren zur Zerspanung sogar durchaus Chancen – indem sie beide Techniken kombinieren. Und immer mehr Anbieter setzen auf solche Hybridmaschinen. Spätestens seit Branchenprimus DMG Mori die Lasertec 65 3D auf der Messe Euromold im Dezember 2013 erstmals vorstellte, hat das Thema eine gestiegene Aufmerksamkeit.

Bereits früher in die generative Fertigung eingestiegen ist die Berthold Hermle AG. Seit Frühjahr 2013 bietet die 100-prozentige Tochtergesellschaft Hermle Maschinenbau GmbH mit Sitz in Ottobrunn bei München das Metall-Pulver-Auftragsverfahren (MPA) an. Durch die Integration einer Auftragseinheit in ein Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum sind hybride Fertigungsprozesse möglich. „Die Entscheidung, diese Technologie als Dienstleistung nur Hermle-Kunden anzubieten, war die richtige”, erklärt Dipl.-Phys. Rudolf Derntl, Geschäftsführer der Hermle Maschinenbau GmbH, das Konzept. „Der Kunde hat die Möglichkeit, das vorhandene Know-how der jahrelangen MPA-Entwicklung für sein Produkt zu nutzen, ohne in eine MPA-Anlage investieren zu müssen.”

Abwechselndes Auftragen und Abtragen erfolgt fünfachsig

Die MPA-Technik ist ein thermisches Spritzverfahren für Metallpulver. Für den Materialauftrag werden Pulverpartikel mit Korngrößen von 25 bis 75 µm über ein Trägergas auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und über eine Düse auf das Substrat aufgebracht. Der Materialauftrag erfolgt schichtweise immer so weit, wie die jeweiligen Bauteilkonturen zur Fräsbearbeitung zugänglich sind. Nach der Bearbeitung der Konturen wird dann wieder in das Auftragsverfahren gewechselt. „Der alternierende Prozess Auftragen und Abtragen erfolgt fünfachsig mit einer eigenen CAM-Entwicklung, dem MPA Studio von Hermle”, so Derntl. „Bis zu sechs Pulverförderer können gleichzeitig angesteuert werden und ermöglichen neben dem Herstellen von Gradientenwerkstoffen auch die Generierung von Materialmischungen. Somit sind dem Verfahren im metallischen Bereich keine Grenzen gesetzt.”

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