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Eine Prozesskette rund ums Lasersintern

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WERKZEUGMASCHINEN UND WERKZEUGE
● Generative Verfahren
Nichgtessen
ver
18. –
Basel,
11.2014 technica
21.11.
Steiner Werkzeugmaschinen, Steiner3D und SGSolution AG zeigen «The future of manufacturing»
Eine Prozesskette rund ums Lasersintern
Die Firma Steiner Werkzeugmaschinen und die SGSolution AG zeigen auf der Prodex ihre Hightech-Maschinen für die
generativen Verfahren. Aber weil hinter dem 3D-Printing noch mehr steckt als ein Drucker, zeigen sie live gleich die ganze
Prozesskette. Ein Gespräch mit Martin Affolter, CEO der Steiner3D und SGSolution AG.
EUGEN ALBISSER, CHEFREDAKTOR TECHNICA
H
err Affolter, viele Unternehmen werden sich in Zukunft mit den generativen Verfahren beschäftigen müssen. Wie sieht der Trend aber momentan aus?
Um ein hochwertiges Produkt mit einem generativen
Verfahren herzustellen, muss man auch ein hochwertiges Gerät haben. Das bedeutet allerdings, dass man
Geld investieren muss. Wir reden hier von Beträgen
über einer halben Million Franken, wenn man einen
starken Laser und einen genügend grossen Bauraum
zur Verfügung haben will. Eine solche Investition leisten sich Grossfirmen, welche diese Technik für die
Forschung und die Entwicklung wollen. Oder Firmen,
die darin eine Chance sehen, sich abzuheben vom
Markt, sagen wir, um zum Beispiel Sonderwerkzeuge
zu fertigen oder Teile, die mit anderen Fertigungsverfahren gar nicht möglich sind. Obwohl Serienfertigung noch teuer ist, sollte man sich mit dieser faszinierenden Technologie sicherlich schon beschäftigen.
Sie werden die Faszination für diese Technologie auf der Prodex allerdings noch ein we-
nig ausweiten, indem sie mehr zeigen als nur
das Lasersintern selbst.
Ja, wir wollen eine ganze Prozesskette zeigen, weil
das 3D-Printing immer auch eingebunden ist in einen
Prozess. Wir zeigen also die Herstellung eines Bearbeitungswerkzeugs, das mit Hartmetallplatten bestückt werden kann. Wir sintern den Körper mit allen
Kühlkanälen darin, die so mit anderen Verfahren
nicht herstellbar sind. Wir stellen diesen Rohling her,
adaptieren ihn danach direkt auf ein CNC-Fräsbearbeitungszentrum, um die Sitze der einzelnen Hartmetallplatten zu fräsen und die Gewinde zu fertigen. Im
letzten Schritt folgt die Endkontrolle mit einem 3DScanner. Und falls man keine 3D-Daten hat im Vorfeld, so kann man den Scanner auch noch an die erste Position setzen und die Daten generieren. Der
Scanner hat also die doppelte Aufgabe: einerseits Reverse-Engineering und Qualitätskontrolle.
Was ist das für ein 3D-Scanner?
Wir zeigen den hochpräzisen StereoScan von
Breuckmann, der pro Quadratmillimeter 3000 Bildpunkte (8 Megapixel) erzeugt und auf bis zu 5 µm
genau vermessen kann. Berührungslos natürlich.
Steiner Werkzeugmaschinen, Steiner3D und SGSolution AG
Blick in die grosszügigen Ausstellungshallen der Steiner
Werkzeugmaschinen AG, Steiner 3D und SGSolution AG in
Gränichen. Darin enthalten ist
auch ein 3D-Maschinenpark
mit den Produkten von 3D Systems und Voxeljet. Im Vordergrund eine ProX 300.
Die Firma Steiner Werkzeugmaschinen AG ist
seit 1945 bereits in der dritten Generation auf dem
Gebiet der Werkzeugmaschinen tätig. Sie ist spezialisiert auf den Handel mit Werkzeugmaschinen,
Reparaturen und Revisionen von Werkzeugmaschinen, kundenspezifische Anpassungen von Werkzeugmaschinen sowie Umbauten von Werkzeugmaschinen auf PC-Steuerung.
Steiner3D gehört zum Unternehmen Steiner
Werkzeugmaschinen AG. Mit der Division beliefert
das Unternehmen den Schweizer Markt mit 3D-
Druckern der neuesten Generation der Hersteller
3D Systems und Voxeljet.
Das 2008 gegründete Unternehmen SGSolution
AG ist spezialisiert auf den Verkauf, Handel und
Unterhalt von modernen Hightech-Industrie 3DScanner. Dabei vertritt SGSolution AG die Rechte
des 3D-Scanner-Pioniers Aicon/Breuckmann für Reverse Engineering und optisches Vermessen. In Verbindung mit der Technologie von Steiner3D bieten
sie den Schweizer Kunden Turn-Key-Lösungen im
Bereich 3D-Scanning und 3D-Printing.
Martin Affolter: «Obwohl Serienfertigung noch teuer ist, sollte man sich mit den generativen Verfahren sicherlich schon beschäftigen.»
Wie funktioniert er?
Das Streifenprojektionssystem arbeitet mit der sogenannten miniaturisierten Projektionstechnik
(MPT). Dieses Verfahren ist als aktive Triangulation
bekannt, im Angelsächsischen findet man dazu
häufig den Begriff «White Light Scanner». Ein
Weisslichtscanner besteht aus verschiedenen Hardware- und Softwarekomponenten, zu denen ein
bis zwei Digitalkameras, eine Projektionseinheit sowie ein Computer mit einer Aufnahme- und Auswertungssoftware gehören.
Wer kann von einem solchem Gerät
profitieren?
Überall in der Qualitätssicherung kann er eingesetzt werden; er kann dort natürlich auch eine normale 3D-Messmaschine ersetzen. Er ist aber auch
für Firmen gedacht, die noch kein 3D-CAD haben
oder Produkte, die so alt sind, dass keine solche
Daten vorhanden sind.
Sie werden im Rahmen dieser Prozesskette
auch einen 3D-Drucker, beziehungsweise eine
Metall-Sintering-Anlage zeigen, und zwar einen aus der ProX-Serie von 3DSystems. Es
gibt dort den 100er, 200er und 300er. Welchen zeigen Sie den Besuchern?
Für die Maschinenindustrie sind die beiden kleineren wegen der Bearbeitungsgrösse nicht sonderlich
interessant, sie werden aber zum Beispiel in der
Medizinaltechnik eingesetzt, um Kronen herzustellen. Um aber zum Beispiel eine Spritzgussform herzustellen, braucht es ein anderes Bauvolumen und
bei der ProX 300 beträgt dies 250x250x300 mm.
Und was dazu kommt: gewisse Materialien brauchen eine höhere Laserstärke. Hier werden der
Generative Verfahren ●
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hat nie Kontakt mit dem Pulver. Das heisst natürlich auch, dass das Materialhandling automatisch
erfolgt, während es bei 200er halbautomatisch
und beim 100er manuell passiert.
Der StereoScan von Breuckmann: Der Weisslichtscanner erfasst auch minimale Abweichungen und feinste
Strukturen mit höchster Genauigkeit. Im Unterschied zu einem Koordinatenmessgerät, das einzelne Messpunkte ansteuert, misst der Scanner das Bauteil flächenhaft. Das Ergebnis: eine wesentlich höhere Informationsdichte.
(Bilder: Eugen Albisser)
Grösse nach 50 W, 300 W und beim ProX 300 ein
500 W Faserlaser eingesetzt.
Was hebt den ProX 300 von anderen
Druckern ab?
Der grosse Vorteil ist das patentierte «powder layering system», also das Auftragen der Pulverschicht.
Damit ist es möglich, Metallpulver mit einer Korngrösse bis zu 3 µm zu sintern! Das heisst, die
Oberfläche wird feiner und die Dichte des Materialgefüges ist besser. Das bringt hervorragende me-
chanische Eigenschaften hervor und erlaubt ausserdem das Bauen von filigraneren Teilen mit noch
dünneren Wandstärken.
Bei so kleinen Partikeln spielt allerdings die
Arbeitssicherheit sicher eine Rolle, nicht
wahr?
Das stimmt. Ab 20 µm ist die Arbeitssicherheit wegen dem Einatmen solch kleiner Teile tatsächlich
ein grosses Thema. Die ProX 300 ist daher eine
hermetisch abgeriegelte Maschine. Der Bediener
ProX 300 von 3D Systems
(Bild: 3D Systems GmbH)
Verfahren: Direktmetall-Verfahren
Laserleistung: 500 W (Faserlaser)
Schichstärke: variabel: min. 10 µm bis max. 50 µm
Bauvolumen: 250 x 250 x 300 mm (X, Y, Z)
Wiederholbarkeit: 20 µm (X, Y, Z)
Metallwerkstoffe: Edelstahl, Nichteisenlegierungen,
Superlegierungen und andere
Keramikwerkstoffe: Cermet (Al2O3) und andere
Steuerung: PX Control
Materialaufbereitung: automatisch
Materialzuführung: automatisch
Was oft vergessen geht bei den generativen
Verfahren: eine tadellose Software. 3DSystems schreibt, sie verfüge
über speziell entwickelte
Softwaretools. Was genau
bedeutet das?
Es hat eigentlich zwei Software darauf. Auf der einen
können die Anwender sozusagen Eigenforschung betreiben
und eigenes Pulver einsetzen.
Sie können darauf also einen
eigenen Prozess erarbeiten für
eine spezifische Legierung. Es
handelt sich um ein offenes System. Und die zweite Software ist dann sozusagen für die Standardaufträge gedacht. Die Software wurde jetzt neu
gemacht und ist intuitiv bedienbar.
Am Stand der Steiner Werkzeugmaschinen/SGSolution werden die Besucher also die
Prozesskette mit den ProX 300, dem CNC-BAZ
und dem 3D-Scanner zu sehen bekommen.
Was werden Sie sonst noch zeigen?
Wir werden auch die Ultrasonic-Technologie zeigen. Sie erlaubt sehr harte Werkstoffe wie Saphir
oder Keramik zu bearbeiten. Im Vergleich zur
CNC-Technik macht sie nicht einfach nur eine rotierende Bewegung, sondern auch eine oszillierende – vergleichbar also mit einer elektrischen Zahnbürste. Auch das ist absolut sehenswert.
●
STEINER WERKZEUGMASCHINEN AG
5722 Gränichen, 062 855 06 60
info@steinermachine.ch
www.steinermachine.ch, www.steiner3d.ch
Prodex: Halle 1.0, Stand C05
SGSOLUTION AG
5722 Gränichen, 062 855 06 60
info@sgsolution.ch, www.sgsolution.ch
Prodex: Halle 1.0, Stand C05
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