Dru­cken statt frä­sen

Die Gefertec Gm­bH will mit 3D Me­tal Print die Pro­duk­ti­on im Me­tall­bau re­vo­lu­tio­nie­ren

Der Tagesspiegel - - INNOVATIONSPREIS -

„Wo ge­fräst wird, fal­len Spä­ne“– so könn­te man ei­ne land­läu­fi­ge Re­dens­art leicht va­ri­ie­ren. Tat­säch­lich sum­mie­ren sich bei der Her­stel­lung von Me­tall­bau­tei­len für die Au­to- oder Luft­fahrt­in­dus­trie, für den Ma­schi­nen- oder Werk­zeug­bau die Ver­lus­te am Aus­gangs­ma­te­ri­al durch die her­kömm­li­che Fräs­tech­nik. Ei­ne Al­ter­na­ti­ve hat die Ber­li­ner Gefertec Gm­bH ent­wi­ckelt: Mit ih­rer 3D Me­tal Print-Tech­no­lo­gie (3DMP) will sie die Fer­ti­gung von Me­tall­bau­tei­len re­vo­lu­tio­nie­ren.

„Im Ver­gleich zur kon­ven­tio­nel­len spa­nen­den Fer­ti­gung kön­nen wir Kos­ten­ein­spa­run­gen von bis zu 60 Pro­zent pro Bau­teil bie­ten“, sagt To­bi­as Röh­rich, ei­ner der bei­den Ge­schäfts­füh­rer von Gefertec. Für ih­re Ma­schi­nen nut­zen sie das Ver­fah­ren­s­prin­zip des 3D-Drucks, das auf dem la­gen­wei­sen Auf­bau von Struk­tu­ren aus ein­fa­chen Grund­ele­men­ten, in die­sem Fall Draht, di­rekt aus ei­nem Com­pu­ter­mo­dell be­steht. Da­durch ent­ste­hen ge­gen­über der her­kömm­li­chen Pro­duk­ti­on nicht nur Kos­ten-, son­dern auch Zeit­vor­tei­le. „Durch 3DMP spa­ren Fir­men viel Zeit auf den Fräs­ma­schi­nen, die dann für die Fein­ar­beit ge­nutzt wer­den kann“, so Röh­rich.

Bis­lang hat Gefertec in sei­ner GT-arc Ma­schi­nen­rei­he zwei Mo­del­le her­aus­ge­bracht, die auf dem Kon­zept klas­si­scher Werk­zeug­ma­schi­nen ba­sie­ren: Ei­ne Ma­schi­ne mit drei­ach­si­ger Be­ar­bei­tung für die Fer­ti­gung me­tal­li­scher Bau­tei­le von bis zu drei Ku­bik­me­ter und ei­ner ma­xi­ma­len Mas­se von 3000 kg so­wie ei­ne Ma­schi­ne mit fün­fach­si­ger Be­ar­bei­tung für Tei­le bis zu 0,8 Ku­bik­me­ter und bis zu 500 kg. „Beim 3D Me­tal Print be­die­nen wir uns bei der aus gän­gi­gen Schweiß­ver­fah­ren be­kann­ten Licht­bo­gen­tech­nik“, er­klärt Röh­rich. „Die viel­fäl­ti­gen Vor­tei­le die­ser aus­ge­reif­ten Tech­nik wer­den von uns ge­nutzt, um ein­fach be­dien­bar, di­gi­tal ge­steu­ert und voll au­to­ma­ti­siert Me­tall­schicht auf Me­tall­schicht zu dru­cken.“

Der 3DMP-Pro­zess star­tet mit ei­ner CAD-Da­tei des Bau­teils. Mit ei­ner spe­zi­el­len Soft­ware wer­den die­se Da­ten in ei­nen Ma­schi­nen­code ge­wan­delt. Wäh­rend des phy­si­schen Druck­pro­zes­ses wird der Me­tall­draht mit­tels der Licht­bo­gen­schweiß­tech­nik auf­ge­schmol­zen und in Ver­bin­dung mit ei­nem com­pu­ter­ge­steu­er­ten Li­ne­arachs­sys­tem und ei­ner Dreh-Schwenk­ein­heit auf ein Sub­strat auf­ge­tra­gen. Nach die­sem Prin­zip kön­nen Schweiß­bah­nen so­wohl ne­ben­ein­an­der als auch über­ein­an­der er­zeugt und die Bau­tei­le so­mit in Flä­che und Hö­he ge­ne­riert wer­den. Nach dem Dru­cken des Roh­lings wird die­ser über ei­nen 3D-Scan ver­mes­sen, um das Auf­maß im Ver­gleich zur Aus­gangs-CAD-Da­tei fest­zu­stel­len und für die fol­gen­de me­cha­ni­sche End­be­ar­bei­tung das ab­zu­tra­gen­de Ma­te­ri­al zu er­mit­teln.

Die Ma­schi­nen er­mög­li­chen so die ge­ne­ra­ti­ve Fer­ti­gung auch von groß­vo­lu­mi­gen Bau­tei­len bei sehr ho­hen Auf­bau­ra­ten. Ak­tu­ell kön­nen rund 30 Le­gie­run­gen aus Alu­mi­ni­um, Stahl, Ni­ckel- und Kup­fer­ba­sis und Ti­tan pro­zess­si­cher aus­ge­führt wer­den. „Wir ver­ste­hen un­se­ren 3DMP-Pro­zess als das wirt­schaft­lichs­te ad­di­ti­ve Ver­fah­ren, wenn es dar­um geht, end­kon­tur­na­he Roh­lin­ge für die me­cha­ni­sche End­be­ar­bei­tung zur Ver­fü­gung zu stel­len“, so Röh­rich.

Auch im Ver­gleich zu 3D-Dru­cken mit ei­nem pul­ver­ba­sier­ten Ver­fah­ren bie­te 3DMP mit dem Aus­gangs­werk­stoff Draht ei­ni­ge Vor­tei­le, ins­be­son­de­re was die Her­stel­lung groß­vo­lu­mi­ger Bau­tei­le und die Werk­stoff- und Pro­zes­s­ef­fi­zi­enz be­tref­fe, meint Röh­rich. „Grund­sätz­lich aber tritt der 3D Me­tal Print nicht zu­al­ler­erst in Kon­kur­renz zu pul­ver­ba­sier­ten Ver­fah­ren, da die An­for­de­run­gen an die je­wei­li­gen Bau­tei­le oft­mals sehr un­ter­schied­lich sind“, sagt Röh­rich. Die ver­schie­de­nen 3D-Druck­me­tho­den wür­den sich in ih­rer spe­zi­fi­schen Qua­li­tät eher er­gän­zen als über­schnei­den.

In­so­fern sieht er 3DMPvor al­lem als Al­ter­na­ti­ve zu den bis­lang gän­gi­gen Fräs­me­tho­den, weil da­mit ef­fi­zi­en­ter und schnel­ler pro­du­ziert wer­den kann. „Zu­dem wer­den die her­kömm­li­chen Ma­schi­nen we­ni­ger stark ab­ge­nutzt, es ent­fal­len War­tun­gen und Re­pa­ra­tu­ren“, meint Röh­rich. Nicht zu­letzt wer­de die Ma­te­ri­al­hal­tung deut­lich ein­fa­cher: An­statt ei­nes gro­ßen Werk­stoff­la­gers kön­ne ein platz­spa­ren­des Draht­la­ger auf Spu­len ein­ge­rich­tet wer­den. La­ger­hal­tung, Druck, End­be­ar­bei­tung – auf die­se drei Pro­zess­schrit­te wer­de die Pro­duk­ti­on der Bau­tei­le re­du­ziert. Zeit- und kos­ten­in­ten­si­ve vor­be­rei­ten­de Fer­ti­gungs­schrit­te wie sä­gen, dre­hen, schnei­den, ero­die­ren oder schrup­pen ent­fie­len.

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