Produktionssystem zur additiven Fertigung

Die Technologie des 3D-Drucks metallischer Werkstoffe hat sich in den letzten Jahren rapide weiterentwickelt. Um diesem Fertigungsverfahren zum Durchbruch in der Serienproduktion zu verhelfen, haben Additive Industries und SMS Group vereinbart, ein Produktionssystem zur additiven Fertigung im industriellen Maßstab zu entwickeln und gemeinsam zu vermarkten.

Mit Additive Industries und SMS Group haben zwei Partner zusammengefunden, die auf die beiden Kerntechnologien der additiven Fertigung spezialisiert sind: die Herstellung des Metallpulvers und den 3D-Druck. Erst die enge Abstimmung dieser beiden Prozessschritte ermöglicht die Großserienfertigung von Bauteilen mit reproduzierbar hoher Qualität im additiven Verfahren. Das Produktionskonzept wird nicht nur die Pulverherstellung und den 3D-Druck umfassen, sondern auch die weiteren Schritte bis zur Auslieferung des fertigen Bauteils. „Der gesamte Prozess wird auf maximale Produktivität ausgelegt, so dass die additive Fertigung endlich im Serienmaßstab wettbewerbsfähig wird“, ist Guido Kleinschmidt, Mitglied der Geschäftsführung der SMS Group, ausgelegt. „Als Anlagenbauer für die metallurgische Industrie verfügen wir über ein umfangreiches Know-how bei der Konstruktion und der Verfahrenstechnik bei Vakuumschmelzanlagen und übertragen diese Erfahrung jetzt auf Pulverherstellungsanlagen“, ergänzt Norbert Gober, Vice President Research and Development der SMS Group.

Ausgangspunkt des 3D-Druck-Prozesses ist die Pulverherstellung. Die Legierungen werden induktiv im Tiegel unter Vakuum eingeschmolzen, um höchste Reinheit zu gewährleisten. Das Verdüsen des flüssigen Metalls erfolgt mit reinem Argon und unter Ausschluss von Sauerstoff. „Die Qualität des hergestellten Pulvers ist entscheidend für die Qualität des Endprodukts“, weiß Markus Hüllen, Vice President 3D Competence Center bei SMS Group. Um bei der Pulverherstellung schnellere Fortschritte zu machen, baue man eine Pilotanlage im industriellen Maßstab, die Ende des Jahres in Betrieb gehe.

Ohne Mehrschichtsystem sinken die Kosten

An die Pulverherstellung schließt sich direkt der 3D-Druck an. Im MetalFAB1-System wird das Metallpulver im pulverbettbasierten Laserschmelzverfahren auf eine reproduzierbare Art und Weise verschmolzen. Danach wird die Bauplattform mit dem gedruckten Bauteil automatisch zur Wärmebehandlungsstation transportiert und spannungsarm geglüht. Anschließend wird es automatisch eingelagert. Das MetalFAB1 arbeitet rund um die Uhr vollkommen autonom, so dass kein Mehrschichtsystem notwendig ist und Kosten reduziert werden.

Für die Wärmebehandlung und damit die Einstellung verbesserter Werkstoffeigenschaften der gedruckten Bauteile zeichnet wieder die SMS Group verantwortlich. Die Kompetenz für induktive Wärmebehandlung liegt innerhalb der Unternehmensgruppe bei der SMS Elotherm, die vergleichbare Anlagen beispielsweise an die Automobilindustrie liefert. Nach der mechanischen Bearbeitung der Bauteile und der Qualitätskontrolle sind die Produkte fertig zur Auslieferung.

Erstes sichtbares Zeichen der Kooperation wird das Democenter sein, das in den nächsten Monaten am SMS Group-Standort in Mönchengladbach entsteht. In direkter Nähe zur Pilotanlage wird ein MetalFAB1-Drucker von Additive Industries installiert, auf dem das mit der Anlage hergestellte Pulver voll integriert verarbeitet wird. Anhand dieses Democenters werden die Pulveranlage mit ihrer Prozessführung und der Drucker und seine Parameter optimal aufeinander abgestimmt. Anschließend werden wir diese Praxiserfahrungen auf industriellen Maßstab skaliert, um das Gesamtsystem als Turnkey-Lösung für höchste Anforderungen zu etablieren. (ig)