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DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DIGITALE

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG LIVE@ DURCHGÄNGIG ENTWICKELN – HYBRID FERTIGEN SPECIAL Völlig neue Bauteildesigns fertigen, die bisher so nicht gefertigt werden konnten, und dies extrem schnell, in einer Aufspannung und komplett endbearbeitet: Dies faszinierte Joachim H. Hoedtke und war seine Motivation für die Investition in die neue Technologie des Additive Manufacturing. Schon immer betrachtete sich die Firma Hoedtke als Vorreiter in der Branche – setzte schon in den 1970er Jahren auf Lasertechnik und profitierte von dem dadurch gewonnen Wissensvorsprung. „Als wir auf den Laser aufmerksam geworden sind, wurde er in der Metallbearbeitung noch gar nicht eingesetzt. Zunächst griffen wir das Laserschneiden auf. Dann das Laserschweißen“, erinnert sich Joachim H. Hoedtke, Geschäftsführer der Hoedtke GmbH & Co. KG. „Der nächste Schritt ist nun die addi- Autor: Claudia Dürr, Siemens AG, Erlangen tive Fertigung, bei der man im dreidimensionalen Raum einen Metallpulverstrahl mit dem Laser aufschmilzt.“ Seit Ende 2014 hat Hoedtke eine Lasertec 65 3D von DMG Mori mit Sinumerik 840D SL CNC-Steuerung im Einsatz. Die Maschine ist eine besondere Form der Multitasking-Maschine. Sie kombiniert auftragende und abtragende Verfahren, konkret das generative Laserpulverauftragsschweißen (Directed Energy Deposition, kurz DED) und 5-Achs-Simultanfräsen in einer Aufspannung. Eingebunden ist die Maschine in eine durchgängige CAD/CAM-CNC- Prozesskette mit NX-Software für Hybrid Additive Manufacturing. Die NX-Software ist notwendig, um Werkstücke am Computer überhaupt für das Verfahren vorbereiten und die Verfahrwege für Auftragen und Abtragen der CNC berechnen zu können. AUFTRAGENDE UND ABTRAGENDE BEARBEITUNG IN EINER AUFSPANNUNG „Beim Laserpulverauftragsschweißprozess können wir in sehr kurzer Zeit sehr viel Material aufbringen. Wir können also mit einer hohen Produktivität ziemlich schnell Bauteile dreidimensional herstellen“, erläutert Vanessa Seyda, Technologieexpertin für additive Verfahren bei der Firma Hoedtke. Und Joachim H. Hoedtke ergänzt: „Das Faszinierende an der Kombination aus auftragender und abtragender Bearbeitung in einer Maschine ist, dass wir relativ grob additiv fertigen und anschließend eine hohe Genauigkeit mit dem 86 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG 01 Bei der Kombination aus auftragender und abtragender Bearbeitung in einer Maschine können Funktionsflächen in einer Aufspannung nachbearbeitet und zu höchster Präzision gebracht werden nach eingesetzter Düse bis zu 3 mm breite Schmelzspur mit rauer Oberfläche“, erklärt Vanessa Seyda. Um die für Funktionsflächen komplexer Bauteile geforderte Genauigkeit zu erreichen, ist also eine 5-achsige Fräsbearbeitung notwendig. Wichtig ist hierbei, dass während der Bearbeitung flexibel zwischen Laserpulverauftragsschweißen und Fräsen gewechselt werden kann. Nur so können Stellen bearbeitet werden, die später am fertigen Werkstück nicht mehr erreicht werden können. Die 5-Achs-Maschinenkinematik ermöglicht darüber hinaus auch das Positionieren des Teils während des additiven Aufbaus. 01 Fräsen erzielen.“ Funktionsflächen können also in einer Aufspannung nachbearbeitet und zu höchster Präzision gebracht werden. Die Lasertec 65 3D ist mit der Sinumerik 840D SL ausgestattet. Diese CNC ist aufgrund der bekannten Offenheit sowohl in den Bedienoberflächen als auch im Echtzeitbereich bestens für die effiziente Verknüpfung verschiedener Technologien zu Multitasking geeignet. Multitasking bezeichnet klassischerweise die Kombination mehrerer Bearbeitungstechnologien in einer Maschine wie dem Dreh-Fräsen oder Fräs-Drehen. Auch additive bzw. hybride Konzepte wie die Kombination aus Fräsen und Laserpulveraufragsschweißen sind im Prinzip als Multitasking zu betrachten. Der Vorteil des hybriden Maschinenkonzepts liegt auf der Hand: „Das Ergebnis des Laserpulverauftragsschweißens ist derzeit eine je DIE MASCHINE IST IN EINE DURCHGÄNGIGE CAD/CAE/CAM- CNC-PROZESSKETTE EINGEBUNDEN Durch diese Bewegung des Bauteiles mittels eines Dreh-Kipptischs kann beim DED-Prozess mit einer Lasertec 65 3D auf zusätzliche Stützstrukturen, die z. B. bei pulverbettbasierten Laserprozessen unumgänglich sind, verzichtet werden. DIE SOFTWARE UND DER PROZESS DAHINTER Soll auf einer hybriden Maschine gefertigt werden, muss der Design prozess den hybriden Ansatz unterstützen. Grundlage für die Planung der Werkzeugwege ist ein auf den DED-Prozess angepasstes CAD/CAM-System. Es gilt, eine geeignete Abarbeitungsstrategie für die additiven und subtraktiven Prozesse zu wählen und diese dann auch softwaretechnisch umzusetzen. Die NX-CAD/ Wählen Sie aus über 70.000 Katalogprodukten VonRaumschiffen bis hin zu Formel 1-Wagen Metalle Legierungen Keramiken Polymere Verbundstoffe Verbindungen Goodfellow.indd 1 09.04.2018 07:38:12 DER KONSTRUKTEUR 4/2018 87