additive 02.2020

Eine Sonderausgabe von
02-2020
www.additive.industrie.de | € 18,50
Anlagen Siemens druckt Automatisierungslösungen Seite 22
Automotive Porsche zeigt 3D-Druck- Technologie für Schalensitze Seite 24
Post-Processing Kühlkanäle automatisiert bearbeiten Seite 54
Fokus
Qualitäts -
sicherung
Seite 16
additive April 2020 1

2 additive April 2020

Editorial
Industrie
3D-Druck und Medizintechnik –
eine Liebe aus der Not geboren
■■■■■■
Viele 3D-Druckerhersteller und Dienstleister sind
bei der Produktion von den in der Coronakrise dringend benötigten
Schutzmasken in die Bresche gesprungen. Druckkapazitäten
wurden schnell und unkompliziert zur Verfügung
gestellt. Zudem konnten so auch die Lieferengpässe bei Ersatzteilen
für medizinische Geräte deutlich abgemildert werden.
Gerade in Zeiten einer weltweiten Krise ist das ein wunderschöner,
solidarischer Akt, mit dem vielen Menschen geholfen
werden konnte.
Die additive Fertigung hat
damit einer breiten Öffentlichkeit
gezeigt, wie flexibel
und schnell sie eingesetzt
werden kann. Die Technologie
kann aber natürlich noch
viel mehr leisten und ich denke,
die Entscheidungen, wie
zum Beispiel von Siemens, ihre
gesamte 3D-Druck-
Plattform kostenlos
für Ärzte, Krankenhäuser
und alle Organisationen, die
medizintechnische Teile benötigen,
zu öffnen, könnte eine kleine Revolution auslösen.
Viele Krankenhäuser sind Hightech-Einrichtungen, die sich
auf bestimmte Gebiete der medizinischen Versorgung spezialisiert
haben. Für sie wäre es sicherlich ein unschätzbarer Vorteil,
wenn Anpassungen an ihren Gerätschaften oder Ersatzteile
schnell und unkompliziert gedruckt werden könnten. Sei
es im Krankenhaus selbst oder über die Plattformen bei einem
der zahlreichen Dienstleister. Ein Anfang ist auf jeden Fall gemacht.
Die Qualität der 3D-gedruckten Bauteile muss in der Medizintechnik,
wie in vielen anderen Branchen auch, natürlich
stimmen. In unserem Fokusthema ab Seite 16 zeigen wir, wie
man anhand von fünf Fragen zu einer optimalen Messstrategie
kommen kann.
Zudem haben wir für Sie in dieser Ausgabe noch ein ganz
besonderes Highlight: Ab Seite 25 finden Sie die Beiträge vom
23. Anwenderforum – Additive Produktionstechnologie beim
Fraunhofer IPA.
■
Frederick Rindle
Stellv. Chefredakteur
frederick.rindle@konradin.de
Das
Kompetenz-
Netzwerk
der Industrie
17 Medienmarken für alle
wichtigen Branchen der Industrie
Information, Inspiration und
Vernetzung für Fach- und
Führungskräfte in der Industrie
Praxiswissen über alle Kanäle:
Fachzeitschriften, Websites, Events,
Newsletter, Whitepaper, Webinare
Die passenden Medien für
Sie und Ihre Branche:
konradin.de/industrie
additive April 2020 media.industrie.de
3

Inhalt 02-2020
Bei Audi soll jeder Mitarbeiter,
der eine Arbeitshilfe
aus dem 3D-Drucker
braucht, diese ohne große
Vorkenntnisse selbst
konstruieren können. Bild: Audi
50
FOKUS Qualitätssicherung
16 Fünf entscheidende Fragen auf dem Weg zur
optimalen Messstrategie
19 Hochpräzises Qualitätssicherungs-Equipment
PROJEKT DES MONATS
22 Siemens druckt auf Stratasys FDM- und Poly-Jet-
3D-Drucksystemen Automatisierungslösungen für
die Produktion
02 Digitalisierung
50 Audi setzt auf eigene 3D-Konstruktionssoftware, um
Montagevorrichtungen automatisiert zu erstellen
03 Werkstoffe
51 Formlabs führt mit zwei neuen Werkstoffen auch
neue Materialfamilien ein
51 EDAG Group: Crashsichere Aluminiumlegierung
für den Einsatz im Fahrzeug
01 Anlagen
24 Porsche zeigt 3D-Druck- Technologie für Schalensitze
43 Auspuffblenden für den neuen Bugatti Chiron
Pur Sport
44 Trockene Prozessluft – ein entscheidender Faktor für
Pulverqualität und Fertigungsprozess
47 3D-Druck bei Supersport-Elektromotorrädern:
Prototyp eines Batteriepacks aus Verbundmaterial
04 Post-Processing
54 Rösler: Konturnahe Kühlkanäle automatisiert
bearbeiten
05 Forschung
57 Zehn Millionen Voxel pro Sekunde – KIT zeigt
schnellsten hochpräzisen 3D-Drucker
4 additive April 2020

Eine Sonderausgabe von
additive April 2020 1
Fünf entscheidende
Fragen auf dem Weg
zur optimalen
Messstrategie.
Bild: Ophir
16
Die Sicherstellung der
„richtigen Luftkondi -
tionen“ ist ein entscheidender
Faktor, um
qualitativ hochwertige
Bauteile gewährleisten
zu können. Bild: Solukon
44
Rubriken
8 Titelgeschichte
12 Aus der Branche
25 23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
beim Fraunhofer IPA in Stuttgart
66 Impressum
THE
PLACE
TO
BEAM
16. bis 18. Juni 2020
Messe Stuttgart
21. bis 23. Juni 2022
Messe Stuttgart
Zum Titelbild
Das ADaM-Team der
Continental Engineering
Services GmbH setzt
3D-Druck von Trumpf
mittlerweile für verschiedenste
Bauteile ein, etwa
Spiegel, Bremssättel oder
Gehäuse für Steuerungen
und Displays.
Bild: Trumpf / Uwe Nölke
additive April 2020
02-2020
Anlagen Siemens druckt Automatisierungslösungen Seite 22
Automotive Porsche zeigt 3D-Druck- Technologie für Schalensitze Seite 24
Post-Processing Kühlkanäle automatisiert bearbeiten Seite 54
Fokus
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Praxis-Highlights
Mithilfe einer Fortus 450mc und dem
Material ABS-ESD7 von Stratasys werden
bei Siemens Digital Industries innovative
Automatisierungslösungen entwickelt.
Bild: Stratasys
Porsche revolutioniert das sportliche
Sitzen: Mit der Konzeptstudie „3D-Druck
Bodyform Vollschalensitz“ präsentiert das
Unternehmen eine innovative Alternative
zur konventionellen Polsterung von
Schalensitzen. Bild: Porsche
22
Das neue Heckdesign des Bugatti Chiron Pur Sport ist mit einer
3D-gedruckten Titan-Auspuffblende ausgestattet. Bild: Bugatti
43
24
3D-Druck bei
Supersport-Elektromotorrädern
–
Prototyp eines
Batteriepacks aus
Verbundmaterial.
Bild: CRP
23. Anwenderforum
„Additive Produktionstechnologie“
Die Highlights vom 23. Anwenderforum – Additive Produktionstechnologie beim
Fraunhofer IPA. Seite 25.
47
Schubert Additive Solutions zeigte
seine „on demand“-Lösung für
3D-gedruckte Bauteile.
Bild: Ultimaker/Schubert Additive Solutions
6 additive April 2020

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additive April 2020 7

Titelgeschichte
Continental Engineering Services fertigt mit 3D-Druckern von Trumpf
3D-Druck für
Sport- und Luxuswagen
Der Automobilzulieferer Continental Engineering Services fertigt
serienmäßig Bremsen, Gaspedale und Co. – zukünftig auch additiv.
Die auf 3D-Druckern von Trumpf produzierten Komponenten punkten
mit einer attraktiven Oberfläche und Top-Ergebnissen bei
Belastungstests.
8 additive April 2020

Stefan Kammann leitet bei
Continental Engineering Services
das Kompetenz zentrum ADaM
(Additive Design and Manufacturing).
Bild: Trumpf / Uwe Nölke
additive April 2020 9

Titelgeschichte
■■■■■■ Das 2006 gegründete Unternehmen Continental
Engineering Services GmbH (CES) mit Sitz in
Frankfurt entwickelt und produziert Lösungen für die
Automobilindustrie. Die weltweit etwa 1800 Mitarbeiter
entwickeln und fertigen schwerpunktmäßig Elektronikkomponenten,
Bremsen, Antriebe und Fahrerassistenzsysteme.
Viele ihrer Kunden stellen Sport- und Luxuswagen
her. Ihre Anforderungen sind für gewöhnlich
besonders hoch. Die Bauteile sollen optisch herausstechen
und besonders belastbar sein.
Dafür ist die additive Fertigung, auch bekannt als
3D-Druck, sehr gut geeignet. Komplexe Formen meistern
additive Verfahren problemlos. Da sie nur dort Material
auftragen, wo es benötigt wird, lässt sich Gewicht
einsparen. Außerdem erlaubt es der 3D-Druck, kleine
Stückzahlen wirtschaftlich zu fertigen. Schließlich müssen
Hersteller keine Werkzeuge erstellen oder Fräsmaschinen
einrichten.
Stückzahlen schneller als fräsen oder druckgießen. Das
verkürzt die Entwicklungszeiten“, sagt Kammann. Außerdem
verwenden Mitarbeiter die additive Fertigung,
um ihre automatisierten Produktionslinien einzurichten.
Soll zum Beispiel ein Roboter nach einer Platine
greifen, müssen sie ihm das erst einmal beibringen. Additive
Fertigung erlaubt es, eine vereinfachte Version der
Platine herzustellen. Anschlüsse oder Halterungen, die
der Roboter ohnehin nicht berührt, sparen die Mitarbeiter
aus. Das ist günstiger, als eine Originalplatine zu
benutzen, die nach den Tests unbrauchbar ist.
Seit Januar 2018 druckt CES auch Bauteile aus Metall.
Dafür verwenden sie zwei Modelle der 3D-Drucker-Anlage
Truprint 3000 von Trumpf. Auf das Technologieunternehmen
aus Ditzingen vertraut CES schon
lange. Mittlerweile umfasst der Maschinenpark über
zehn Trumpf-Anlagen, mit denen die Mitarbeiter Bleche
schneiden, schweißen oder biegen. Da die Erfahrungen
mit den Maschinen sehr positiv sind, setzt der Automobilzulieferer
auch beim metallischen 3D-Druck auf
Trumpf.
3D-Druck verbessert Oberflächen bei
Automobilbauteilen
Mit seinem Team fertigt Stefan Kammann 3D-gedruckte Bremssättel.
Bild: Trumpf / Uwe Nölke
Nur wenige Automobilhersteller fertigen bislang additiv
Trotz dieser Vorteile ist die additive Fertigung in der Automobilindustrie
eher eine Randerscheinung. Manche
Hersteller drucken bereits funktionale Prototypen, Ersatz-
oder Einzelteile. Serienfertigungen sind hingegen
selten. Hier leistet CES Pionierarbeit. Als einer der wenigen
Hersteller überhaupt hat das Unternehmen im Jahr
2017 einen eigenen Bereich für Additive Manufacturing
gegründet: das Kompetenzzentrum Additive Design and
Manufacturing, kurz ADaM. Mittlerweile arbeiten dort
20 Mitarbeiter, Stefan Kammann leitet den Bereich.
Die meisten 3D-Drucker bei ADaM drucken Bauteile
aus Kunststoff. Die Mitarbeiter stellen damit Prototypen
und Testbauteile her. „3D-Druck ist bei kleinen
Kammann greift auf die beiden Truprint-Anlagen zurück,
wenn er Teile mit hochwertiger Oberfläche benötigt.
„So eine schöne, glatte Fläche bekommen wir nur
mit 3D-Druck hin“, sagt Kammann und streicht über
ein glänzendes Gaspedal. „Bei einem Kunden, der Luxusautos
herstellt, macht das einen ganz anderen Eindruck“,
so der Bereichsleiter.
Auch Gehäuse für Spiegel, Displays oder Steuerungen
stellt er additiv mit der Truprint 3000 her. Außerdem
druckt das Unternehmen mit den Anlagen Teile für
die eigene Fertigung. Die Mitarbeiter seien mit der
Schutzgasdüse für die Roboterschweißzelle unzufrieden
gewesen. Kühlkanäle, Bohrleitungen und Fluidströme
haben nicht den Anforderungen entsprochen. Deshalb
haben die Ingenieure kurzerhand ein neues Bauteil konstruiert
und gedruckt, das sich konventionell gar nicht
fertigen lässt. Jetzt verteilt sich das Schutzgas in der Zelle
gleichmäßiger.
Gedruckte Bremssättel bremsen besser
Besonders stolz ist Kammann auf einen Bremssattel, den
er gleich für mehre Hersteller mit der Truprint 3000
produziert. Solche Serienbauteile sind in der Branche
bislang eher selten. Zulieferer müssen sich dafür eine
Straßenzulassung einholen. Das ist kompliziert und aufwendig.
Mit zahlreichen Tests müssen sie nachweisen,
dass sich das gedruckte Bauteil auf der Straße genauso
verhält wie das konventionell gefertigte.
10 additive April 2020

Seit Januar 2018 druckt die Firma Continental Engineering
Services mit zwei Anlagen der Serie Truprint 3000 von Trumpf
Bauteile für die Automobilindustrie. Bild: Trumpf / Uwe Nölke
„Das schafft nicht jeder, denn man muss die Prozesse
und die Qualitätsanforderungen genau kennen“, sagt
Kammann. Beim Bremssattel haben die ADaM-Mitarbeiter
neben Scans mittels Computertomographie und
Zugproben auch Lastwechseltests durchgeführt. Dafür
haben sie zirka 30 000 Mal hohen Druck auf die Bremse
ausgeübt. Das Ergebnis: Die Belastbarkeit war beim
gedruckten Bremssattel am Ende höher als bei dem konventionell
gefertigten.
„Damit konnten wir unseren Kunden überzeugen,
den Bremssattel künftig additiv herzustellen“, sagt
Kammann. Außerdem punktet der additiv gefertigte
Bremssattel mit einer kürzeren Produktionszeit. Mit
dem klassischen Sandgussverfahren beträgt die Lieferzeit
etwa 12 bis 14 Wochen, mit 3D-Druck dauert es
nur eine Woche. Beim Bremssattel lohnt sich 3D-Druck
bei Kleinserien. Bei größeren Bestellungen ist die konventionelle
Fertigung günstiger.
„Wir haben alle gängigen Verfahren im Haus und verwenden
die additive Fertigung nur, wenn wir uns davon
Mehrwerte versprechen. Vor allem bei komplexen
Kleinserien sind die Chancen immens. Davon wollen die
Hersteller von Sport- und Luxuswagen überzeugen“,
sagt Kammann.
■
Trumpf GmbH + Co. KG
www.trumpf.com
Automobilindustrie muss offener für
additive Fertigung werden
Für die Zukunft wünscht sich Kammann bei seinen
Kunden aus der Automobilindustrie mehr Offenheit gegenüber
dem 3D-Druck. Denn am Ende entscheidet immer
der Erstausrüster über das Herstellungsverfahren.
Hier gebe es laut Kammann oft noch Vorbehalte, dass
die Technologien nicht ausgereift und die Validierung zu
aufwendig seien. Bei CES ist diese Sorge unbegründet.
Das ADaM-Team setzt 3D-Druck von Trumpf mittlerweile für verschiedenste
Bauteile ein, etwa Spiegel, Bremssättel oder Gehäuse für Steuerungen und Displays.
Bild: Trumpf / Uwe Nölke
additive April 2020 11

Aus der Branche
Thyssenkrupp startet in die additive Serienfertigung
U-Boot-Bauteile aus
dem 3D-Drucker
■■■■■■ Mit der Übernahme des Thyssenkrupp Tech-Center Additive
Manufacturing in Mülheim an der Ruhr durch Thyssenkrupp
Marine Systems kommt die benötigte 3D-Druck-Technik und Expertise
an die Kieler Förde. Vermehrt sollen nun U-Bootbauteile im
3D-Drucker gefertigt werden.
Dr. Luis Alejandro Orellano, COO von Thyssenkrupp Marine
Systems: „Der 3D-Druck eröffnet uns ganz neue Potenziale. In der
Konstruktion müssen wir nicht mehr überall die Grenzen herkömmlicher
Fertigungsverfahren berücksichtigen. So ermöglichen
wir unseren Kunden Freiräume in der Gestaltung der Boote. Gleichzeitig
können wir Komponentenschneller und kostengünstiger herstellen.
Das wir die dafür notwendigen Expertise und Maschinen
nun zu uns nach Kiel holen, ist die Voraussetzung, dass wir künftig
kleinere Chargen schnell und unkompliziert in Serie drucken können.“
Mit den Druckern können komplexere Strukturen hergestellt
werden, die gleichzeitig stabiler, belastbarer und leichter sind als
durch übliche Produktionsverfahren hergestellte Komponenten, bei
denen häufig viele kleine Elemente gefertigt und dann zusammenge-
Thyssenkrupp Marine Systems konnte bei einem im 3D-Druck hergestellten
Hydraulikblock für ein U-Boot 83 Prozent des Gewichts einsparen. Das Bauteil
wiegt so nur noch 2,1 statt 14 Kilogramm. Bild: Thyssenkrupp Marine Systems
setzt werden müssen. Bei einem im 3D-Drucker hergestellten Hydraulikblock
für ein U-Boot konnte beispielsweise 83 Prozent des
Gewichts eingespart werden – von 14 auf 2,1 Kilogramm.
Im Sommer 2019 hat das Thyssenkrupp Tech-Center Additive
Manufacturing von der Klassifikationsgesellschaft DNV GL als
weltweit erster Produzent von 3D-Druck-Bauteilen für den maritimen
Bereich eine Herstellerzulassung erhalten. Thyssenkrupp Marine
Systems plant, zukünftig vor allem Teile im 3D-Drucker herzustellen,
die in geringen Chargen für ein U-Boot benötigt werden.
Das Unternehmen fokussiert sich dabei nicht nur auf Teile für Neubauten,
sondern ebenso auf die Ersatzteilproduktion.
■
Familien Hehl und Keinath übernehmen German RepRap
Arburg kauft
German RepRap
■■■■■■ Mit der notariellen Unterzeichnung
des Kaufvertrags am 12. Februar 2020
übernahmen die Unternehmerfamilien Hehl
und Keinath die in Feldkirchen ansässige
German RepRap GmbH.
Die neuen Gesellschafter sind die Eigentümer
von Arburg, des weltweit tätigen
deutschen Herstellers von Kunststoffspritzgießmaschinen,
der in seinem Produktprogramm
ebenfalls Anlagen zur additiven Fertigung
entwickelt, produziert und vertreibt.
Das 2010 in der Nähe Münchens gegründete
Unternehmen German RepRap ist ein
deutscher Hersteller von industriellen
3D-Systemen und wird als eigenständiges
Unternehmen am Standort Feldkirchen weitergeführt.
Die Gesellschafter sehen in der additiven
Fertigung für die Zukunft ein wichtiges und
Mit den Freeformern 200-3X und 300-3X deckt
Arburg ein breites Spektrum für die industrielle
additive Fertigung von Funktionsbauteilen aus
Originalmaterial ab. Bild: Arburg
ergänzendes Fertigungsverfahren in der
Kunststoffverarbeitung. Durch den erfolgreichen
Markteintritt mit dem Arburg Freeformer
ab dem Jahr 2013 fühlen sich die Arburg-Verantwortlichen
in dieser Einschätzung
bestätigt. Der Schwerpunkt der Anwendungen
mit diesem offenen System zur
Verarbeitung von handelsüblichen Kunststoffgranulaten
zeigt sich derzeit in hochwertigen
Anwendungen wie z. B. in der Medizintechnik
und bei festgelegten Materialanforderungen.
German RepRap entwickelt und fertigt
3D-Systeme auf Basis der FFF-Technologie
(Fused Filament Fabrication). Hinzu kommt
seit 2016 die neu entwickelte und weltweit
einzigarte Liquid Additive Manufacturing
Technologie (LAM), mit welcher Materialien
wie Liquid Silicon Rubber (LSR) verarbeitet
werden können. Der neue x500pro,
der technische Kunststoffe – wie zum Beispiel
Polycarbonat (PC) – verarbeitet, ergänzt
das innovative Produktsortiment von
German RepRap.
German RepRap wird nach dem Willen
der neuen Gesellschafter als eigenständiges
Start-up-Unternehmen am Standort Feldkirchen
weitergeführt.
■
12 additive April 2020

Chemiekonzern Merck und EOS-Schwester kooperieren
Additive Herstellung
von Tabletten
■■■■■■ Die Merck KGaA, ein führendes
Unternehmen der Chemie- und Pharmaindustrie,
hat eine Kooperationsvereinbarung
zu 3D-gedruckten Tabletten mit der AMCM
GmbH bekannt gegeben. Das Schwester -
unternehmen der EOS GmbH, bietet kundenspezifische
Lösungen für die additive
Fertigung an.
In einem ersten Schritt streben die Partner
die Entwicklung einer GMP-konformen
(Good Manufacturing Practice) Tablettenformulierung
sowie die Herstellung von
Prüfpräparaten für klinische Studien an.
Später sollen Dienstleistungen für die Produktion
im industriellen Maßstab folgen.
„Unsere Partnerschaft mit AMCM / EOS
hat das Potenzial, den Produktionsprozess
von Tabletten zu revolutionieren. Für die
Branche wird dies einen Riesenschritt in
Richtung Digitalisierung bedeuten“, sagte
Isabel de Paoli, Chief Strategy Officer bei
Merck. „Unser Ziel ist es, für diese Technologie
eine industrielle Anwendung zu entwickeln,
die wir zunächst für die Herstellung
Die additive Fertigung von Tabletten soll
den Produktionsprozess vereinfachen und
erheblich beschleunigen, eine kostspielige und
zeitaufwändige Neuformulierung von Wirkstoffen
(APIs) wird nicht mehr notwendig sein.
Bild: Merck
von Studienmedikation einsetzen. In einem
späteren Schritt werden wir uns vollständig
digitalen Lösungen im industriellen Maßstab
widmen.“
Marie Langer, Vorsitzende der Geschäftsführung
von EOS, fügte hinzu: „Wir freuen
uns darauf, Merck bei seinem Innovationsvorhaben
zu unterstützen. In diese Kooperation
fließen die kombinierte Formulierungsexpertise
von Merck im Unternehmensbereich
Healthcare und im Bereich der Hilfsstoffe
seines Life-Science-Unternehmensbereiches
sowie unser umfassendes Know-how
auf dem Gebiet der additiven Fertigung ein.
Gemeinsam werden wir dazu beitragen, die
Arzneimittelentwicklung flexibler zu gestalten
und zu beschleunigen.“
Der im Rahmen der Partnerschaft entwickelte
neuartige und vereinfachte Prozess
für den Einsatz in der klinischen Entwicklung
basiert auf Pulverbettschmelzverfahren.
Dabei bringt ein Laser pulverförmige
Materialien zum Schmelzen und verschweißt
sie Schicht für Schicht miteinander.
Darüber hinaus ermöglicht der
3D-Druck eine Skalierung der Wirkstoff-
Formulierung, während gleichzeitig kostspielige
Neuformulierungen während des
gesamten pharmazeutischen Entwicklungsund
kommerziellen Produktionsprozesses
entfallen. Die Herstellung von Tabletten
kann dadurch beschleunigt und kostengünstiger
werden.
Neben den zuvor genannten Zielen besteht
die Vision darin, eine flexible und
nachhaltige lokale Produktion von Tabletten
zu ermöglichen, die spezifischen Markt -
anforderungen Rechnung trägt und auf die
Bedürfnisse der Patienten zugeschnitten
werden kann.
■
Roadmap für die additive Fertigung
Optima: Startschuss
für den 3D-Druck
■■■■■■ Bei Optima in Schwäbisch Hall gehören ab sofort
3D-Drucker zum Maschinenpark. Hierfür hat das Unternehmen eigens
ein 3D-Druck-Zentrum – das Additive Innovation Center –
gegründet und einen Fahrplan vorgestellt.
„Maschinenteile, deren Fertigung bisher eine Woche in Anspruch
nahm, können nun in erheblich kürzerer Zeit gedruckt werden“,
sagt Optima-Fertigungsleiter Volker Freisinger. Optima hat rund eine
halbe Million Euro in das neue 3D-Druck-Zentrum am Standort
Schwäbisch Hall mit dem Namen Additive Innovation Center investiert.
Das Additive Innovation Center umfasst ein 3D-Druck-Labor
und einen Schulungs- und Konstruktionsbereich, der Innovation
Space getauft wurde.
Im Additive Innovation Center kommen alle gängigen 3D-Druckverfahren
zum Einsatz. Für das schnelle Herstellen von Prototypen
Die additive Fertigung unterstützt Optima-Kunden dabei, noch flexibler
auf neue Marktanforderungen reagieren zu können. Bei Optima wird unter
anderem das Multi-Jet-Fusion-Druckverfahren eingesetzt. Bild: Optima
nutzt Optima das Fused-Deposition-Modeling (FDM)-Verfahren
und das Selektives Lasersintern (SLS)-Verfahren. Außerdem hat
Optima in die Multi-Jet-Fusion-Technologie investiert, mit der Teile
schneller hergestellt werden können als mit dem SLS-Verfahren. ■
additive April 2020 13

Aus der Branche
Ab sofort auch Metall-3D-Druck auf mipart.com
Schnelle Prototypen
aus Metall
■■■■■■ Nach den 3D-Druckverfahren
Polyjet und Multi Jet Fusion hat die On Demand
Manufacturing Platform mipart jetzt
auch den Metall-3D-Druck im Online-Konfigurator
gelauncht. Zur Produktion der
Bauteile kommen Markforged Metal X und
Desktop Metal Studio System+ zum Einsatz.
Damit kann mipart Prototypen aus
Metall in Industriequalität schnell im
3D-Druck fertigen.
Mit dem Markforged Metal X und dem
Desktop Metal Studio System+ verfügt der
Maschinenpark von mipart über 3D-Drucker
für viele Anwendungsfälle. Die beiden
3D-Metalldrucker setzen auf eine Technologie,
bei der das Metall in einem Polymer eingebunden
ist. Somit agieren beide Drucksysteme
nach dem bewährten FDM-Verfahren,
bei dem die Bauteile Schicht für Schicht oh-
ne Freisetzung von gesundheitsschädlichem
Metallstaub erzeugt werden können. Durch
einen Sinterprozess verflüchtigt sich anschließend
der Polymeranteil und es erfolgt
eine atomare Diffusion der Metallpartikel.
Markforged nennt dieses Verfahren, bei
dem das Rohmaterial in Form eines Filaments
verarbeitet wird, Atomic Diffusion
Additive Manufacturing (ADAM). Desktop
Metal hingegen taufte seine Technologie
Bound Metal Deposition (BMD). In diesem
Verfahren wird das Rohmaterial nicht von
einer Rolle, sondern in Stäbchenform
(Rods) verarbeitet.
Es entstehen Bauteile, deren Material -
eigenschaften gegenüber klassisch zerspanten
Erzeugnissen nahezu identisch sind. Zudem
können auch spezielle und anspruchsvolle
Geometrien wie beispielsweise Waben-
Mit modernen Metall-3D-Druck-Verfahren können
Bauteile gefertigt werden, deren Materialeigensch -
aften gegenüber klassisch zerspanten Erzeugnissen
nahezu identisch sind. Als Beispiele dienen das
Verdichterrad für einen Abgasturbolader (links), die
Venturi-Düse (Mitte) sowie ein topologieoptimiertes
Bauteil aus dem Leichtbau (rechts). Bild: BAM
strukturen im Inneren eines Bauteils oder
topologisch optimierte Modelle hergestellt
werden.
Mithilfe der beiden Metall-3D-Druckverfahren
können im Online-Konfigurator auf
mipart.com aktuell Werkzeugstahl (H13,
A2 und D2), Edelstahl (316 L sowie 17-4
PH) und Inconel 625 ausgewählt werden.
Titan und Kupfer folgen noch. ■
Start-up Autobahn
40+ erfolgreiche Pilotprojekte
27 Start-ups präsentierten ihre Ergebnisse auf
dem EXPO Day am 13. Februar in Stuttgart.
Neben den Start-ups war eine Vielzahl von Rednern
auf der Bühne zu sehen, darunter Saeed Amidi, der
CEO und Founder von Plug and Play Tech Center;
Markus Schäfer, Mitglied des Vorstands
der Daimler AG und Mercedes-Benz AG;
Winfried Hermann, der Verkehrsminister des
Landes Baden-Württemberg, und Jeremy Jauncey,
CEO und Gründer von Beautiful Destinations.
Bild: Startup Autobahn
■■■■■■ Das siebte Programm von Start-up Autobahn powered by Plug and Play hat einen
erfolgreichen Abschluss gefunden: 27 Start-ups arbeiteten zusammen mit 29 internationalen
Partnern aus der Industrie an über 40 gemeinsamen Pilotprojekten und präsentierten
ihre Ergebnisse auf dem EXPO Day in Stuttgart.
Seit 2016 hat Start-up Autobahn powered by Plug and Play mit 220 Start-ups an über
320 Pilotprojekten in den Bereichen Mobility, Production und Enterprise zusammengearbeitet.
Bis jetzt wurden über 60 Projekte bei den Unternehmenspartnern implementiert, womit
Start-up Autobahn als erfolgreichste Innovationsplattform in Europa gilt. Themen des
siebten Programms waren beispielsweise zukünftige Fahrzeugtechnologien, nachhaltige
Materialien und Prozesslösungen. Die 29 Partner der Plattform sind unter anderem Daimler
und Porsche aus Deutschland, DXC Technology aus den USA, Motherson aus Indien
und Yanfeng Automotive Interiors aus China.
Als gemeinsames Pilotprojekt arbeiten die Mercedes-Benz Konzernforschung und das
bulgarische Start-up Biomyc an der Entwicklung eines maßgeschneiderten und nachhaltigen
Schutzmaterials, das künftig bei der Montage verwendet werden soll. Ziel des Projekts
ist es, konventionelle Schutzmaterialien durch eine nachhaltige Lösung zu ersetzen und eine
verbesserte Lebensdauer der Produkte zu realisieren. Als Resultat präsentieren die beiden
Partien „MoSchu 03“. Dieses Mutilation Cover kann nicht nur für ein einzelnes Fahrzeug,
sondern gleich für sechs Modelle eingesetzt werden. Hergestellt wird dies aus einem 3Dbedruckbaren,
industriell kompostierbaren und pflanzlichen Kunststoff.
Mehr Informationen über die weiteren Start-ups unter: additive.industrie.de
■
14 additive April 2020

Promotion
▶
3D SYSTEMS – INNOVATIONSFÜHRER IM 3D-DRUCK
3DXpert: Die Software macht
den Unterschied
Von Beginn an – seit der Erfindung der Stereolithographie – gehört
3D Systems zu den Innovationsführern im 3D-Druck. Das gilt auch
für die Software: Mit 3DXpert steht dem Anwender eine ganzheitliche
Software für die additive Fertigung von Metallbauteilen zur
Verfügung.
Welche Vorteile diese IT-Lösung
bietet, beschreiben marktführende
Dienstleister von 3D-gedruckten
Bauteilen: „Mit 3DXpert sind wir
nicht nur von der Verwendung
mehrerer Software-Lösungen zu
einer einzigen übergegangen, sondern
haben unseren Workflow
komplett optimiert.“ Und: „Die
volle Kontrolle über die Druckparameter
mit der Möglichkeit, eigene
Druckstrategien zu entwickeln,
wird unsere Produktivität auf ein
ganz neues Niveau bringen.“
Produktivität um bis zu
40% gesteigert
Die Vorteile lassen sich sogar
quantifizieren: „Wir haben die Bearbeitungszeiten
von Dateien um
bis zu 75% reduziert und die Produktivität
um bis zu 40% gesteigert.
3DXpert ermöglicht uns außerdem
eine bessere Analyse und
Planung des Bauteils, so dass wir
weniger Halterungen und Material
benötigen. Auch das reduziert
Kosten und Zeitaufwand.“
Software vereinfacht den
3D-Druckprozess
Aktuell ist das neueste Release dieser
Software-Lösung verfügbar.
3DXpert 14 vereinfacht den Gesamtprozess
der additiven Fertigung
nochmals – durch praxisgerechte
Features wie z.B. ein verbessertes
Einpflegen von „Last minute“-Änderungen
oder zusätzliche
Simulations-Tools für Druck und
Nachbearbeitung.
So wird die 3D-gerechte Konstruktion
beschleunigt. Bei Bedarf kann
der Anwender sogar die maschinelle
Bearbeitung des Endprodukts
über 3DXpert programmieren.
Damit wird diese Software zur
durchgängigen Plattform für die
■
additive Fertigung.
3D Systems GmbH
de.3dsystems.com
Bild: 3D Systems
Mit 3DXpert steht dem Anwender
eine ganzheitliche Software
für die additive Fertigung von
Metallbauteilen zur Verfügung.
additive April 2020 15

FOKUS Qualitätssicherung
Fünf entscheidende Fragen auf dem Weg zur optimalen Messstrategie
Laserleistung als Indikator
für die Prozessqualität
Das Thema Reproduzierbarkeit beherrscht nach wie vor die Diskussion,
wenn es um die Serienreife additiv gefertigter Teile geht. In
Bezug auf das Selektive Laserschmelzen haben sowohl die Hersteller
der Laseranlagen, aber auch deren Anwender erkannt, dass der
Konstanz der Laserparameter eine große Bedeutung im Fertigungsprozess
zukommt. Wie gelingt es, diese schnell und kostengünstig
im Betrieb zu prüfen?
Der Autor: Christian Dini, Director Global Business Development, Ophir
Laserstrahls zunächst ermittelt und überprüft. Hier
kommen in der Regel komplexere Strahlprofilmessgeräte
zum Einsatz, einige Messaufgaben können aber
durchaus mit Leistungsmessgeräten hervorragend gelöst
werden.
Doch auch beim Betrieb einer Anlage für die additive
Fertigung muss der Laserstrahl kontinuierlich überprüft
werden. Kostengünstig und schnell liefern Leistungsmessgeräte
wichtige Anhaltspunkte zu Veränderungen.
Allerdings gilt es, zunächst ein Anforderungsprofil an
die Messungen zu definieren und mögliche Fehlerquellen
bewusst auszuschließen.
Ziel der Messung?
Messungen mit PPS-Sensoren geben erste Hinweise auf den Status einer laserbasierten Anlage.
Bild: Ophir
■■■■■■ Um die einzelnen Schichten eines additiv gefertigten
Bauteils zuverlässig und stabil aufzubauen, erfordert
es, neben dem geeigneten Basismaterial, einen
optimal auf den Prozess eingestellten Laserstrahl bzw.
bei größeren Anlagen häufig mehrere davon. Gerade im
Hinblick auf die Reproduzierbarkeit ist es entscheidend
zu überprüfen, ob der Laserstrahl beim Auftreffen auf
die Arbeitsebene jederzeit den vorgegebenen Parametern
entspricht. Im Entwicklungs- und im Fertigungsprozess
der Anlagen werden die exakten Parameter des
Diese Frage stellt den Ausgangspunkt aller weiteren
Überlegungen dar. Grundsätzlich gilt es, bei einer Leistungsmessung
festzulegen, ob Absolutwerte ermittelt
oder Vergleichsmessungen durchgeführt werden sollen.
Bei vergleichenden Messungen geht es darum, Auffälligkeiten
und Leistungsverluste aufzuspüren, die beispielsweise
bei einer dejustierten Anlage auftreten können.
Generell ist es bei vergleichenden Messungen empfehlenswert,
immer dasselbe Messgerät zu verwenden bzw.
beim Einsatz von mehreren Geräten jeweils den gleichen
Sensortyp einzusetzen, um die Wiederholbarkeit der
Messungen zu erhöhen. Sofern die Absolutwerte gefordert
sind, sollte auf eine hohe Absolutgenauigkeit des
gewählten Messgeräts geachtet werden.
Ort der Messung?
Die direkteste Messmethode ist wohl die Laserleistung
auf der Bauebene. Um den Sensor nicht zu beschädigen,
muss allerdings darauf geachtet werden, dass die Leistungsdichte
der Zerstörschwelle der Sensorbeschichtung
angepasst ist. Erreicht werden kann dies, indem
der Laserstrahl nicht im Fokus gemessen wird, sondern
die Arbeitsfläche abgesenkt wird. Misst man die Leistung
an unterschiedlichen Stellen im Bauraum, lässt sich
ermitteln, ob der Strahl vignettiert wird. Sollte dies der
Fall sein, muss die Justage der Laseranlage geprüft werden.
Die Leistungsmessung im Bauraum ist sowohl für
16 additive April 2020

Anwender, Hersteller als auch Servicetechniker eine geeignete
Messmethode.
Einen Schritt weiter wie klassische Leistungsmessgeräte
gehen die Quadrantensensoren (PPS), die neben der
Leistung (Power) auch die Position und die Größe (Size)
des Strahls messen. Sie werden in der Baukammer eingesetzt.
Positioniert man den Sensor zentrisch und verfährt
diesen nach oben und unten, sollte sich die Strahlposition
nicht ändern. Jede Änderung der gemessenen
Strahlposition deutet auf einen Offset im Ablenkkopf
oder eine Dejustage im Strahlengang hin. In gewissem
Rahmen kann mit dieser Sensortechnologie auch die
Genauigkeit der Strahljustage in den Randbereichen der
Bauebene – sowohl in Bezug auf die Leistung als auch
der Strahlposition – ermittelt werden.
Ein Leistungsmessgerät kann aber auch genutzt werden,
um die Komponenten im Strahlengang des Lasers
zu vermessen. Man unterscheidet zwei unterschiedliche
Systeme: 2-Achs-Galvonometer Spiegelsysteme mit
F-Theta-Linse oder 3-Achs-Galvo-Spiegelsysteme. Um
eventuelle Verluste der einzelnen Elemente zu ermitteln,
lassen sich Leistungsmessungen jeweils zwischen den
einzelnen Komponenten durchführen. Die Messungen
im Strahlengang des Lasers sind vor allem für den Hersteller
der Laseranlage während des Konstruktions- und
Herstellungsprozesses, aber auch zum Troubleshooting
oder bei der Wartung einer Anlage von Interessen.
Wahl der Sensoren?
Grundsätzlich sollte die Leistung des zu messenden Laserstrahls
im oberen dynamischen Bereich des Messgeräts
liegen, ohne den Sensor zu überdimensionieren.
Wird der Leistungssensor zur Messung in nur einer Laseranlage
eingesetzt, empfiehlt es sich, bei thermischen
Sensoren den kleinstmöglichen Durchmesser zu wählen.
Die Wärme wird dabei schneller nach außen bzw. hinten
geleitet, wo sie dann in elektrische Signale gewandelt
wird. Die Messung erfolgt deutlich schneller beziehungsweise
mit einer höheren zeitlichen Auflösung als
bei einer größeren Fläche. Hier dauert die Wärmeleitung
aufgrund der höheren Sensormasse und damit die Messung
länger. Weiterhin muss bei der Wahl des geeigneten
Sensors die Zerstörschwelle der Sensorbeschichtung berücksichtigt
werden.
Bei der Berechnung der Leistungsdichten ist es wichtig,
das jeweilige Strahlprofil zu kennen. Ein Gauß’scher
Quadrantensensoren
(PPS) messen neben der
Leistung (Power) auch
die Position (Position)
und die Größe (Size) des
Strahls. Bild: Ophir
Beispiel für einen
4-Quadrantensensor,
der Ophir
F150A-BB-26-PPS.
Bild: Ophir
Strahl hat in der Mitte deutliche höhere Leistungsdichten
als das bei einem perfekten Tophat-Profil der Fall
wäre. Zudem ist bei einigen Laserquellen mit Spikes zu
rechnen, die den Sensor ebenfalls beschädigen können.
Die Messtechnik-Experten von Ophir empfehlen hier
die Nutzung der verschiedenen Kalkulatoren, die auf
der Webseite des Unternehmens zur Verfügung stehen.
Auch die Leistungsdichten eines Gauß’schen Strahls
lässt sich hier berechnen.
Zusätzliche Fehlerquellen?
Bei Messungen auf der Bauebene gibt es eine große Herausforderung
hinsichtlich der Messanordnung: Platziert
man den Sensor am Rand der Bauebene, muss die
Winkelabhängigkeit der Absorption der Sensorbe-
additive April 2020 17

FOKUS Qualitätssicherung
schichtung berücksichtigt werden. Die Information liefert
der Hersteller des Messgeräts. Wird der Winkel zu
groß, entsteht ein Messfehler, der entsprechend bereinigt
werden muss.
Eine weitere Besonderheit, die zu Messfehlern führen
kann, stellen zu kleine Strahldurchmesser dar. Da die
Beschichtung der Sensordisk eine gewisse Rauigkeit hat,
sollte der Strahldurchmesse idealerweise eine Mindestgröße
von 3 bis 4 mm aufweisen, um die Genauigkeit
der Messung zu gewährleisten. Zudem sollte der Strahl
nicht auf die Ränder treffen, sondern möglichst die Mitte
des Sensors gemessen werden. Andererseits darf der
2-Achs- und 3-Achs-Galvosystem
Aufbau eines 2-Achs-Galvosystems, Messungen zwischen den Komponenten ermöglichen Aussagen über deren
Funktion. Bild: Ophir
Strahldurchmesser die Apertur nicht vollständig ausfüllen,
ansonsten kann es zu Messungenauigkeiten kommen.
60 bis 70 % sind hier ein Richtwert, der genug
Spielraum für die Justage des Sensors lässt und eine
Überstrahlung oder ein Clipping vermeidet.
Optimierung der Messungen?
Während die Wiederholgenauigkeit technisch hochwertiger
Sensoren meist im Bereich einiger Zehntel Prozent
liegt, ist die Absolutgenauigkeit, abhängig von der Sensortechnologie
üblicherweise im Bereich von +/- 3 bis 5
% angesiedelt und deckt damit alle Leistungsbereiche
sowie Wellenlängen des Sensors ab. Erfolgt eine Messung
jedoch vorrangig nur an einem bestimmten Messpunkt
im Sinne von Leistung und Wellenlänge, kann
dieser Betriebspunkt in einer speziellen Kalibration berücksichtigt
werden. Dadurch kann die Absolutgenauigkeit
dieser Messung um cirka 1 % von beispielsweise
3 % auf 2 % verbessert werden.
Insgesamt sollte bei den Leistungsmessgeräten berücksichtigt
werden, dass diese durch den dauerhaften
Betrieb beansprucht werden. Um funktionale Schäden
auszuschließen, empfiehlt es sich zum einen regelmäßige
Sichtprüfungen durchzuführen. Stärkere Verfärbungen
oder glänzende Stellen auf der Absorberoberfläche sind
beispielsweise erste Hinweise auf eine lokale Überlastung
der Beschichtung. Zum anderen sollte der Sensor
regelmäßig kalibriert werden, um dauerhaft eine hohe
Wiederholbarkeit und absolute Genauigkeit zu sichern.
Sollen Veränderungen bei einem Hochleistungslaser
beobachtet werden, lassen sich vergleichende Messungen
auch bei geringen Leistungen durchführen. Entscheidend
ist dabei, immer die gleichen Einstellungen zu
wählen, um als Vergleich dienen zu können.
Fazit: Nicht zu messen ist keine Alternative
Eines ist sicher: Nicht zu messen, ist bei Laseranlagen in
der additiven Fertigung keine Alternative. Ebenfalls unstrittig
ist der Fakt, dass Strahlprofilmessgeräte mit integrierter
Leistungsmessung die umfänglichsten Messergebnisse
liefern. Allerdings scheidet diese Messtechnologie
in einigen Fällen aus wirtschaftlichen Gründen aus.
Mit der geschickten Wahl einer Leistungsmessgeräts –
beispielsweise auch von PPS-Sensoren – in Kombination
mit der geeigneten Messstrategie erhalten die Anwender
aber durchaus eine umfassende Zustandsdiagnose ihrer
Anlagen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Sie sichern
die getätigten Investitionen, vermeiden Qualitätsprobleme
und produzieren nachhaltig, da Maschinenstunden,
Material und Energie optimal genutzt werden. ■
Aufbau eines 3-Achs-Galvosystems, auch hier kann zwischen den Komponenten gemessen werden. Bild: Ophir
Ophir Spiricon Europe (MKS Instruments)
www.ophiropt.de
18 additive April 2020

Mess- und Prüftechnik von Aerotech
Hochpräzises
QS-Equipment
Aerotech, Hersteller leistungsstarker Motion-Control- und
Positioniersysteme hat einen neuen Hexapod mit
150 mm Durchmesser entwickelt. Der HEX150 RC besticht
mit seiner Präzisionsmechanik. Ebenso neu ist die
Steuerungsplattform Automation 1.
Kleiner Bruder: Der neue Hexapod HEX150 RC (links) von
Motion-Control-Spezialist Aerotech, Durchmesser Grundplatte
150 mm / Durchmesser Oberteil 35 mm, mit AS3200-Steurung im
4U Rack-Gehäuse und integrierter Steuerelektronik. Bild: Aerotech
■■■■■■ Der HEX150 RC mit 150 mm Durchmesser
ergänzt als kleiner Bruder die bestehende Produktfamilie
mit 500 und 300 mm Durchmesser. Neben dem Einsatz
für die Qualitätssicherung in der Mess- und Prüftechnik
sieht Aerotech vor allem auch Anwendungsmöglichkeiten
in den Bereichen Automotive, Elektronik, Maschinenbau
und Medizintechnik. Der unverkennbare Vorteil
des mehrachsigen, parallelkinematischen Hexapoden ist
dessen präzise Positionierung frei in alle Richtungen. Bei
einem mittigen Verfahrweg von 135 mm kann der kleine
Bewegungskünstler mit seinen sechs Füßen bis zu 10 kg
Nutzlast quasi vollkommen frei im Raum bewegen. Die
sechs Freiheitsgrade machen das Mehrachssystem flexibel
einsetzbar für die unterschiedlichsten Anwendungen
bspw. in der Mess- und Prüftechnik.
Das präzise Positioniersystem besticht dabei durch
seine hervorragende Mechanik: Extrem steife Antriebsbeine,
mit bürstenlosen, schlitzlosen AC-Servomotoren
sorgen nicht nur für eine ultimative Leistung und lange
Lebensdauer, sondern für höchste Präzision im Submikrometerbereich.
Dabei sind die AC-Servomotoren direkt
mit der Kugelrollspindel verbunden, was eine hohe
Antriebssteifigkeit garantiert. Laut Aerotech ist der
HEX150 RC der derzeit präziseste Hexapod am Markt.
Mit Automation 1 hat nun nach der AS3200 die
nächste Steuerungsgeneration Einzug gehalten. Wer eine
optimierte Steuerungsplattform einsetzt, der reduziert
den nicht wertschöpfenden Entwicklungsaufwand und
kann seine Kunden mitunter schneller beliefern.
Die Automation 1 fungiert als komplette Maschinensteuerung
mit sämtlichen Komponenten und bietet somit
deutlich mehr als eine reine „Bewegungssteuerung“.
Mit einem neuen Software-basierten Bewegungscontroller
ausgestattet, lassen sich damit Servo- und Schrittmotoren,
Galvo-Scanköpfe, piezoelektrische Aktoren
und diverse andere Geräte direkt ansteuern. Die individuellen
Achsen werden über den Hyper-Wire-Bus angeschlossen.
■
Aerotech GmbH
www.aerotechgmbh.de
Steuerungsplattform:
Die Hardware von
Automation 1 verfügt
über integrierte digitale
und analoge E / A,
sodass eine einfache
Integration komplexer
Bewegungen und die
damit verbundene
Steuerung der Prozesswerkzeuge
möglich sind.
Bild: Aerotech
Steuerungsplattform bringt neuen Schwung in
Motion-Control- und Positioniersysteme
Aerotech entwickelt Motion-Control- und Positioniersysteme
sowie die dazugehörigen Softwarelösungen.
Diese kommen überall dort zum Einsatz, wo ein hoher
Durchsatz mit absoluter Präzision gefordert ist, beispielsweise
bei der Lasermaterialbearbeitung. Das hochpräzise
Ansteuern von Bewegungskomponenten gehört
seit Jahrzehnten zu den Kernkompetenzen. Ob in Industrie,
in Forschungseinrichtungen oder in der Messtechnik,
überall dort, wo etwas im Mikro- und Nanometer-
Bereich wiederholgenau positioniert werden soll, kommen
Aerotech-Lösungen und -Systeme zum Einsatz.
additive April 2020 19

Promotion
▶
3D-DRUCKER UND CAD/CAM-KNOWHOW AUS EINER HAND
Metall Binder Jetting System
für die Serienproduktion
Die Encee CAD/CAM-Systeme & 3D Drucker GmbH in Kümmersbruck
versteht sich seit 1995 als Systemhaus mit Lösungen und
Dienstleistungen entlang der gesamten Prozesskette der Produktentstehung.
Das Portfolio reicht über Visualisierung, Prototyping
und Konstruktion bis hin zur Fertigung. Zu dem umfangreichen
Angebot zählen auch die 3D-Drucker von Desktop Metal.
Das Shop
System von
Desktop
Metalhat eine
Druckgeschwindigkeit
von
700 cm3 in der
Stunde und
produziert so
bis zu 70 kg
Bauteile pro Tag.
Bild: Encee
Desktop Metal hat je nach Einsatzfall
drei ganz unterschiedliche
Systeme für den metallischen
3D-Druck im Angebot:
Das Shop System von Desktop
Metal eröffnet mit seinem qualitativ
hochwertigen Binder-Jetting-
System einen völlig neuen Markt
für die Produktion. Damit können
Unternehmen Metallteile kostengünstig
und mit einer sehr hohen
Geschwindigkeit und Produktivität
erstellen. Das Shop System hat
eine Druckgeschwindigkeit von
700 cm 3 in der Stunde und produziert
so bis zu 70 kg Bauteile pro
Tag.
Das Shop-System fügt sich nahtlos
in die bestehenden Arbeitsabläufe
ein und produziert Teile mit einer
hohen Oberflächengüte und Auflösung.
Für das Shop System gibt es von
Desktop Metal speziell entwickeltes
Pulver und Parameter. So soll
die außergewöhnliche Teilequalität
und die hohe Wiederholbarkeit
gewährleistet. Das Shop System ist
zudem zehnmal schneller als vergleichbare
laserbasierte Systeme
wie z.B SLS und zu einem Bruchteil
der Kosten.
Das Shop-System ist kompatibel
mit einer breiten Palette von Materialien,
einschließlich rostfreier
und hochlegierter Stähle. Zur Einführung
des Shop Systems steht
Edelstahl 17-4PH zur Verfügung.
Metall 3D Drucken für
die Massenproduktion
Das Production System wurde von
Desktop Metal für die Serienfertigung
entwickelt und basiert auf
der neuesten Technologie für den
Metall 3D-Druck – die Single Pass
Jetting Technologie: Das Production
System kann so aufgrund der
hohen Druckgeschwindigkeit, der
Qualität der Bauteile und den
20 additive April 2020

Promotion
Kein Pulver, kein Laser
Bild: Encee
Das gedruckte Bauteilsortiment
reicht bei Encee von Lagerringen ...
niedrigen Kosten pro Bauteil mit
traditionellen Fertigungsverfahren
konkurrieren. Laut Desktop Metal
ist das ist der schnellste Weg um
Metallteile zu drucken.
Die Single Pass Jetting Technologie
ermöglicht Geschwindigkeiten von
bis zu 12 000 cm 3 /h – sprich diese
ist mehr als 100x schneller als
Quad-Laser-Metalldrucker und
über 4x schneller als die nächstliegende
Alternativen am Markt. Da
keine Werkzeuge benötigt werden,
ist dies laut Hersteller der schnellste
Weg um komplexe Metallteile
herzustellen.
Kostengünstiges MIM-Pulver, hoher
Durchsatz und einfache Nachbearbeitung
sorgen für Kosten pro
Teil, die mit herkömmlichen Fertigungsprozessen
konkurrenzfähig
sind – sie sind bis zu 20-mal niedriger
als die heutiger Metall
3D-Drucksysteme.
Das mit Single Pass Jetting (SPJ)
ausgestattete Produktionssystem
bietet einen bidirektionalen
Druck, bei dem alle Schritte des
Druckprozesses bei jedem Durchlauf
über den gesamten Druckbereich
angewendet werden – Pulververteilung,
Verdichten, ballistische
Unterdrückung und der Binder-
Jet-Druck. Dies ist der schnellste
Weg, komplexe Metallteile zu drucken.
Bauteile des Produktionssystems
werden nicht auf einer Bauplatte
gedruckt. Stattdessen werden sie
vom losen Pulver selbstständig gestützt,
wodurch die volle Auslastung
des Bauvolumens und eine
höhere Produktivität pro Druckvorgang
ermöglicht werden. Die
Software ordnet jedes Teil automatisch
an und verschachtelt es, um
den Durchsatz zu maximieren.
Desktop Metals Studio System+
kommt ohne loses Pulver und ohne
Laser aus, die sonst oft mit dem
Metall-3D-Druck in Verbindung
gebracht werden. Stattdessen werden
Metallstäbe, ähnlich wie beim
FDM-Verfahren, verwendet. Das
Studio System+ benötigt benötigt
nur Strom und einen Internetanschluss.
Daher ist dies eine einzigartige
Lösung, die es möglich
macht, Metallteile automatisiert
im eigenen Haus zu drucken.
Bild: Encee
... über Düsensysteme ...
Das bürofreundliche Studio System+
von Desktop Metal stößt vor
allem für funktionales Prototyping
und Kleinserienproduktion auf große
Akzeptanz – einige führende Unternehmen
wie Ford, Stanley Black
und Decker, Googles ATAP und
Goodyear haben sich schon für das
Studio System+ entschieden.
Das Studio-System+ ist wesentlich
zugänglicher als andere Lösungen.
Es handelt sich um eine dreiteilige
Lösung mit 3D-Drucker, Debinder
und Ofen, die alle in die Cloud-basierte
Software integriert sind, um
den automatisierten 3D-Druck
von Metall zu ermöglichen.
Im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren
reduziert diese Lösung
die Kosten schätzungsweise
um bis zu 90%. Das System+ soll
auch die Geschwindigkeit in der
Fertigung erhöhen und Teile in Tagen
statt in Wochen oder Monaten
produzieren. Zudem wird das Sintervolumen
und das „Safe for Office“
Feature des Herstellers von
den Kunden geschätzt, da beim
Umgang mit der Maschine kein
Kontakt mit Lösungsmitteln erforderlich
ist.
... bis hin zu Halterungen.
Umfangreiches
CAD/CAM-Knowhow
Für die CAD/CAM-Lösungen
ZW3D und ZWCAD von
ZWSOFT ist Encee exklusiver
Händler in Deutschland. Als regionaler
Ansprechpartner werden Beratung
und technischer Support
gewährleistet. In Deutschland, Österreich
und der Schweiz werden
mehr als 1000 Kunden in den Bereichen
Industrie-Design, Werkzeug-
und Formenbau, Kunststofftechnik,
Maschinenbau sowie der
Luft- und Raumfahrttechnik betreut.
Zudem vertreibt Encee als
autorisierter Partner die 3D-Drucker
von Stratasys. Das Service-
Angebot von Encee, das neben den
Bereichen Consulting, Schulung
und Wartung auch eine Hotline
umfasst, gewährleistet den Kunden
ein umfassendes Dienstleistungs-Paket.
■
Encee CAD/CAM Systeme GmbH
www.encee.de
Bild: Encee
Bild: Encee
Das Portfolio der
Encee CAD/
CAM-Systeme
& 3D Drucker
GmbH reicht
über Visualisierung,
Prototyping
und
Konstruktion
bis hin zur
Fertigung.
additive April 2020 21

Projekt des Monats
Siemens nutzt Stratasys FDM- und Poly-Jet-3D-Drucksysteme
Gedruckte Automatisierungs -
lösungen für die Produktion
Mithilfe einer Fortus 450mc und dem Material ABS-ESD7 von
Stratasys werden bei Siemens Digital Industries innovative Automatisierungslösungen
entwickelt, die den europäischen ESD-Normen
vollständig entsprechen.
■■■■■■ Siemens ist ein weltweit tätiges Unternehmen
mit dem Fokus auf Elektrifizierung, Automatisierung
und Digitalisierung und damit einer der größten
Anbieter energieeffizienter, ressourcenschonender Technologien.
Siemens Karlsruhe gilt als Standort der Prozessautomatisierung
und ist größtenteils dem Geschäftsbereich
Digital Industries zuzuordnen.
Siemens Digital Industries ist führender Anbieter von
durchgehenden Software-, Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen
für die Industrialisierung von Additive
Manufacturing (AM). Zusätzlich dazu setzt Siemens
AM auch in eigenen Werken ein und kann dadurch
die Time to Market reduzieren und eine höhere
Produktivität und Flexibilität erreichen.
Im Manufacturing Karlsruhe (MF-K) werden Produkte
für die Prozessautomatisierung, für die industrielle
Kommunikation und Identifikation sowie robuste,
kundenspezifische Industrie PCs gefertigt.
Disruptive Technologien im Einsatz
Im Oktober 2018 wurde dort das Innovationslabor gegründet.
Die Aufgabe des Innovationslabors ist die Erprobung
und Entwicklung von Lösungen mittels disruptiver
Technologien, um einerseits Prozesse zu verbessern
und zu beschleunigen, aber auch, die Mitarbeiter in ihrer
Arbeit zu unterstützen.
„Die Fortus 450mc und
das Material ABS-ESD7
bieten eine ideale
Kombination, um unsere
Anforderungen optimal
zu erfüllen,“ erklärt
Benjamin Heller,
Projektleiter Disruptive
Technologien, Siemens
Digital Industries.
Bild: Stratasys
22 additive April 2020

Das Tagesgeschäft des MF-K ist gekennzeichnet
durch eine hohe Produktvarianz und kleine Stückzahlen.
Um die Kostenposition einer Massenproduktion zu
erreichen, ist es notwendig, diese Komplexität des Produktionssystems
zu reduzieren. Dies erfolgt durch die
kontinuierliche Verbesserung der eigenen Prozesse sowie
eine höhere Flexibilität der Produktionsabläufe, die
Reduzierung von Durchlaufzeiten und beispielsweise
die kostengünstige und schnelle Realisierung innovativer
Automatisierungslösungen.
Im Hinblick auf diese Ziele werden im Innovationslabor
des MF-K Stratasys FDM- und Poly-Jet-
3D-Drucksysteme eingesetzt.
Als Elektronikwerk arbeitet das MF-K tagtäglich mit
elektrostatisch empfindlichen Bauteilen, welche durch
elektrostatische Entladungen in ihrer Funktion beeinträchtigt
oder gar zerstört werden könnten. Daher ist eine
Einhaltung der ESD-Normen unerlässlich.
Die additive Fertigung
ermöglicht, dass die Robotergreifer
kompakt designed
und Funktionen wie beispielsweise
kom plexe Vakuumkanäle
im Grundkörper
eines Greifers realisiert werden
können. Bild: Stratasys
ESD-Norm-konforme Materialien
„Stratasys bietet Materialien für die additive Fertigung
an, die u. a. den europäischen ESD-Normen entsprechen
und einen zuverlässigen und reproduzierbaren
3D-Druck ermöglichen. Die Fortus 450mc und das Material
ABS-ESD7 bieten dabei eine ideale Kombination,
um unsere Anforderungen optimal zu erfüllen,“ erklärt
Benjamin Heller, Projektleiter Disruptive Technologien,
Siemens Digital Industries.
Die Fortus 450mc ist bekannt für die Herstellung
von langlebigen und formstabilen, additiv gefertigten
Komponenten aus leistungsstarken Thermoplasten, die
sich ideal für den Einsatz in einem Produktionsumfeld
eignen.
Das MF-K nutzt die Systeme von Stratasys für den
Druck von Montagevorrichtungen, produktabhängigen
Trays und Robotergreifern. „Besonders bei Robotergreifern
hat die additive Fertigung Vorteile gegenüber
konventionellen Methoden. Die Greifer können kompakt
designed und Funktionen wie beispielsweise komplexe
Vakuumkanäle im Grundkörper eines Greifers
realisiert werden. Zudem gibt es die Möglichkeit, flexible
Strukturen zu drucken,“ sagt Heller.
■
Siemens AG
https://new.siemens.com
Stratasys Ltd.
www.stratasys.com
Das Innovationslabors
erprobt und entwickelt
Lösungen mittels
disruptiver Techno -
logien, um einerseits
Prozesse zu verbessern
und zu beschleunigen,
aber auch, die Mitar -
beiter in ihrer Arbeit zu
unterstützen.
Bild: Stratasys
STRATASYS BIETET
MATERIALIEN FÜR DIE ADDITIVE FERTIGUNG AN, DIE U.A. DEN EUROPÄISCHEN ESD-NORMEN
ENTSPRECHEN UND EINEN ZUVERLÄSSIGEN UND REPRODUZIERBAREN 3D-DRUCK
ERMÖGLICHEN. FÜR EINE ELEKTRONIKPRODUKTION WIE IM MF-K SIND DIE ABLEITBAREN
EIGENSCHAFTEN DES MATERIALS UNERLÄSSLICH.“
Benjamin Heller, Projektleiter Disruptive Technologien, Siemens Digital Industries
additive April 2020 23

01Anlagen
3D-Druck revolutioniert das sportliche Sitzen
Porsche zeigt 3D-Druck-
Technologie für Schalensitze
Porsche revolutioniert das sportliche Sitzen: Mit der Konzeptstudie
„3D-Druck Bodyform Vollschalensitz“ präsentiert
das Unternehmen eine innovative Alternative zur
konventionellen Polsterung von Schalensitzen.
Einfärbung der 3D-gedruckten Sichtbauteile der
Komfortschicht. Bild: Porsche
3D-Druck auf Polyurethanbasis
Konzeptstudie
„3D-Druck Bodyform
Vollschalensitz“: Modularer
Aufbau mit den
Einzelschichten (Vollschalensitz,
Grundträger,
3D-gedruckte Komfortschicht,
perforierter
Racetex-Bezug).
Bild: Porsche
■■■■■■ Bei der Konzeptstudie „3D-Druck Bodyform
Vollschalensitz“ von Porsche stammt die Mittelbahn
des Sitzes, also Kissen- und Lehnenspiegel, zum
Teil aus einem 3D-Drucker. Kunden können zukünftig
bei der Komfortschicht zwischen drei Härten (hart, mittel,
weich) wählen. Der individualisierte Sportsitz folgt
den Prinzipien der individuellen Sitzanpassung im professionellen
Motorsport.
„Der Sitz ist die Schnittstelle zwischen Mensch und
Fahrzeug und entsprechend wichtig für ein präzises,
sportliches Handling. Schon lange sind in Rennfahrzeugen
daher individuelle, auf den jeweiligen Fahrer ausgelegte
Sitzschalen üblich“, so Michael Steiner, Vorstand
für Forschung und Entwicklung bei Porsche. „Mit dem
‚3D-Druck Bodyform Vollschalensitz‘ machen wir einmal
mehr Technologie aus dem Motorsport für Serienkunden
erlebbar.“ Neben der motorsportähnlichen Ergonomie
zeichnet sich dieser Sitz durch ein einzigartiges
Design, weniger Gewicht, verbesserten Komfort und eine
passive Klimatisierung aus.
Der „3D-Druck Bodyform Vollschalensitz“ basiert auf
dem Leichtbauvollschalensitz von Porsche und entsteht
in Sandwich-Bauweise: Ein Grundträger aus expandiertem
Polypropylen (EPP) wird mit einer atmungsaktiven
Komfortschicht aus einem Materialmix auf Polyurethanbasis
verklebt, welche im additiven Verfahren hergestellt
wird – also im 3D-Drucker. Die Außenhaut der
Sitzstudie besteht aus „Racetex“ und ist besonders perforiert.
Das dient der Klimatisierung. Sichtfenster erlauben
einen Blick auf freiliegende farbige Bauteile in
3D-gedruckter Gitterstruktur und geben dem Vollschalensitz
ein unverkennbares Design.
Bereits ab Mai 2020 ist der „3D-Druck Bodyform
Vollschalensitz“ als Fahrersitz über Porsche Tequipment
für die Modellreihen 911 und 718 erhältlich. Dabei ist
das Angebot vorerst auf 40 Sitzprototypen für den europäischen
Rennstreckeneinsatz in Verbindung mit einem
6-Punkt-Gurt beschränkt. Das Feedback der Kunden
fließt in den Entwicklungsprozess mit ein. In einem
nächsten Schritt sind ab Mitte 2021 straßenzugelassene
„3D-Druck Bodyform Vollschalensitze“ in drei unterschiedlichen
Stauchhärten und Farben ab Werk über die
Porsche Exclusive Manufaktur erhältlich. Langfristig ermöglicht
die Technologie bei entsprechender Resonanz
auch völlig personalisierte Lösungen. Neben einem erweiterten
Farbangebot sollen dann sogar auf die individuelle
Körperkontur des einzelnen Kunden angepasste
Sitze entwickelt und angeboten werden.
■
Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG
www.porsche.com
24 additive April 2020

Industrie
| Das Kompetenznetzwerk der Industrie
Das Kompetenznetzwerk der Industrie
.event
www.additive.industrie.de
Bild: Fraunhofer IPA/Bez
Bild: Fraunhofer IPA/Bez
23. Anwenderforum
Additive
Produktionstechnologie
In Kooperation mit:
additive April 2020 25

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
UMSETZUNGSBEISPIELE UND -STRATEGIEN DER INDUSTRIELLEN ADDITIVEN FERTIGUNG
Die industrielle (R)evolution der
additiven Fertigung
Die additive Fertigung hat das Stadium der Prototypenfertigung verlassen
und in der industriellen Serienfertigung Fuß gefasst. Derzeit
kann sie ihre Vorteile nur an ausgewählten Produkten ausspielen,
denn Qualität und Kosten stehen oftmals in einem Missverhältnis.
Zwei Stellschrauben bieten jedoch Hoffnung auf weiter sinkende
Stückkosten. Autor: Prof. Dr. Florian Finsterwalder, Additive Design & Manufacturing
Airbus und Boeing gezeigt haben.
Der Automobilmarkt mit meist
sehr hohen Stückzahlen und anspruchsvollen
Zielkosten ist hoch
attraktiv, allerdings hat die additive
Fertigung hier erst in Nischen
Tritt gefasst: Beispielsweise können
im Nutzfahrzeugbereich Kundensonderwünsche
schnell realisiert
werden. Auch Ersatzteile können
mithilfe der additiven Fertigung
schnell und bedarfsgerecht
ohne die Notwendigkeit eines Lagers
zur Verfügung gestellt werden.
Die durchgängige Digitalisierung
der Bauteildatensätze wird
diese Option der Fertigung weiter
befördern.
Antworten auf aktuelle
Herausforderungen
Additiv gefertigtes
Geldschein-
Ablagefach: Ein
komplexes,
bislang aus mehreren
Komponenten
bestehendes
Bauteil.
Schon seit geraumer Zeit wird die
additive Fertigung nicht nur als
Technologie zur Herstellung von
Anschauungsmodellen und Prototypen,
sondern auch als alterna -
tives industrielles Herstellungsverfahren
für funktionale Bauteile gehandelt.
Die in Aussicht stehenden
Kostenvorteile, insbesondere bei
kleinen Stückzahlen, schnellere
Produkteinführungen, eine erheblich
höhere Flexibilität und die
weitgehende Gestaltungsfreiheit
zugunsten von Leichtbau, Mon -
tage- und Funktionsintegrationen
beflügeln diese Bestrebungen.
Neben technischen Herausforderungen
in Bezug auf Qualität hemmen
jedoch vor allem hohe Material-
und die Fertigungskosten als
Folge der geringen Produktivität
Bild: Daimler AG
bislang den breiten industriellen
Einsatz der additiven Fertigung.
Erfolgreiche industrielle
Umsetzungen
Dementsprechend sind kleine Bauteile
mit komplexer Geometrie
und großer Variantenvielfalt
grundsätzlich wirtschaftlich erfolgversprechende
Kandidaten. So
haben beispielsweise im zahnmedizinischen
Bereich additiv und individuell
gefertigte Kronen, Brücken
und Prothesen Einzug gehalten
und konventionelle Herstellverfahren
weitgehend verdrängt.
Aber auch die Luftfahrtindustrie
bietet aufgrund der immensen Bedeutung
des Leichtbaus interessante
Perspektiven, wie beispielsweise
Die notwendigen Qualifizierungen
und Zertifizierungen entlang der
gesamten Prozesskette sind wichtige
Meilensteine auf dem Weg der
Industrialisierung, indem sie eine
gleichbleibend hohe Qualität garantieren.
Großer Handlungsbedarf
besteht jedoch bei den Produktionskosten.
Automatisierung
und die Steigerung der Produk -
tivität sind wirksame Stellhebel,
jedoch sind bei letzterer vorerst
keine Quantensprünge zu erwarten,
was insbesondere den metallischen
3D-Druck angeht. Hingegen
lässt sich die Produktivität kosten -
neutral durch Parallelisierung
steigern, denn in den letzten Jahren
sind die Investitionskosten für
die Anlagen zum Teil deutlich
■
gesunken.
Hochschule Karlsruhe Technik
und Wirtschaft
www.hs-karlsruhe.de
26 additive April 2020

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
MIT SCHUBERT ADDITIVE SOLUTIONS WIRD DAS LAGER VIRTUELL
Replikator statt Regale
In den TLM-Anlagen von Schubert kommen heute digital konstruierte
Bauteile aus dem 3D-Drucker zum Einsatz. Doch jetzt revolutioniert
3D nicht nur die Maschinen, sondern sogar die Lagerhaltung.
Denn elektronische Konstruktionsdaten lassen sich in Sekundenschnelle
„on demand“ auf der ganzen Welt abrufen. Mit der neuen
digitalen Part-Streaming-Plattform hat der Postweg für die Lieferung
von Ersatzteilen (fast) ausgedient.
Digital Warehouse:
Anwender
können die
benötigten
Funktionsteile
auswählen und
den Druckvorgang
starten.
Der 3D-Druck „on demand“ ist
für Hersteller ein konsequenter
Schritt in Richtung sichere und flexible
Produktion. Ersatzteile sind
in einem Bruchteil der bisherigen
Zeit verfügbar und passen exakt
zur Maschine. Neue Produkt- und
Verpackungsformate lassen sich
mit gedruckten Werkzeugen direkt
vor Ort testen und realisieren.
Voraussetzung dafür ist allerdings
der Kundenzugriff auf geprüfte
und zertifizierte Druckdaten. Diesen
Zugriff macht die Schubert-
Gruppe mit der neuen Part-Streaming-Plattform
der Schubert Additive
Solutions GmbH möglich.
3D-Drucker und Internet
– mehr ist nicht nötig
Ein handelsüblicher 3D-Drucker,
und ein Internetzugang reichen bereits,
um die webbasierte, leicht zu
bedienende Software der neuen
Plattform nutzen zu können. Wer
das volle Potenzial des 3D-Drucks
ausschöpfen möchte, kann zusätzlich
die Experten von Schubert
Additive Solutions konsultieren.
Sie identifizieren die Teile in der
Produktion, die sich für eine
3D-Fertigung eignen und konstruieren
sie bis zu einem zertifizierten
Druckjob. Auf der Part-Streaming-
Plattform liegen die digital gelagerten
Ersatzteile, Werkzeuge und Betriebsmittel
dann bereit für den
Druckbefehl.
Kostentransparenz und
Datensicherheit
Bild: Ultimaker/Schubert Additive Solutions
Das virtuelle Lager ist schnell, zuverlässig
und wirtschaftlich. Denn
jedes Teil ist sofort und ohne Einschränkungen
verfügbar, lange
Warte- und Lieferzeiten erübrigen
sich. Lagerkosten und das Risiko
eines Transports inklusive möglicher
Schäden entfallen. Die Lagerhaltung
beim Kunden beschränkt
sich nur noch auf das Druckmaterial,
sodass bisher gebundenes Kapital
für andere Investitionen freigesetzt
wird. Nicht zuletzt ist die
Schubert-Plattform absolut kostentransparent
und bietet reproduzierbare
Qualität in Verbindung
mit einer hohen Datensicherheit.
Potenzielle Bauteile
ermitteln
Neben einfachen Ersatz- und Verschleißteilen
lassen sich verschiedenste
Roboterwerkzeuge über die
Part-Streaming-Plattform drucken.
Viele Möglichkeiten bieten
auch ständig genutzte Betriebsmittel
und Vorrichtungen. Ein schneller
Check der Schubert-Experten,
direkt in den Produktionshallen
der Anwender, bringt potenzielle
3D-Bauteile inklusive der Kosteneinsparungen
ans Licht.
Wie schnell und einfach sich die
Teile auf der Plattform realisieren
lassen, wird in zehn Stufen kategorisiert.
Mit einem Schuss Kreativität
und Pioniergeist können Hersteller
auch selbst auf die Suche
gehen und mithilfe von Schubert
Additive Solutions konstruktive
■
Lösungen ausarbeiten.
Gerhard Schubert GmbH
www.schubert.group
additive April 2020 27

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
WIE SIMULATION DAS POTENZIAL DER ADDITIVEN FERTIGUNG ERSCHLIEßT
Von der Möglichkeit
zur Machbarkeit
Durch stärkere Auslagerung von Fertigungsaufgaben in vielen Industrien,
ist das Know-how nicht nur über verschiedene Abteilungen,
sondern über die Grenzen eines Unternehmens hinweg entlang
der Wertschöpfungskette verteilt. So fehlt gerade in der Konzeptphase
dem Industriedesigner oft der Konstrukteur oder dem Konstrukteur
der Fertigungsspezialist als Sparringspartner, um Machbarkeiten
abzusichern. Autor: Michael Wawrzinek, Additive Manufacturing Specialist
Simulation-
Driven Design.
Um die Marktchancen moderner
Fertigungsverfahren, wie der additiven
Fertigung ausnutzen zu können,
sind innovative Entwicklungsprozesse
und neue Konzepte
gefragt. Zielführend ist hier ein
simulationsgetriebener Ansatz, mit
dem Entwicklungsteams das enorme
Zeitpotenzial in diesem Prozess
effizient ausschöpfen können.
Unterstützt durch Entwicklungssoftware
wie Altair Inspire können
Ingenieure die Entwicklungszeit
für Bauteile um bis zu 40 % verkürzen.
So können sie mithilfe der
Topologieoptimierung Designstudien
durchführen sowie die optimierten
Strukturen anschließend
vergleichen und validieren. Altair
Engineering Inc. bietet ein breites,
multiphysikalisches Portfolio an
CAE-Software, um Designs für
sämtliche Fertigungsverfahren gerecht
auszulegen.
Effizient konstruieren
Bild: Altair Engineering
Für additive Fertigungsverfahren
gelten andere Konstruktionsrichtlinien
als für die subtraktive Verfahren.
Ein effizientes Hilfsmittel
für die Konstruktion bionischer
Strukturen sind PolyNURBS, die
eine fertigungsgerechte Umsetzung
in kürzester Zeit ermöglichen und
Ingenieure in die Lage versetzen,
per One Klick Solution optimierte
Designs als PolyNURBS umzusetzen
und Details gegebenenfalls
manuell zu korrigieren.
Simulation als
Validierungstool
Einer der größten Kostentreiber
bei der additiven Fertigung ist die
Fehlerrate im Bauprozess. Oft
kommt es durch zu hohe Eigenspannungen
zum Abriss des Bauteils
von der Plattform. Um einen
weiteren Fehlversuch zu vermeiden,
muss das Bauteil anschließend
neu orientiert und das Design
oder die Supportstrukturen
angepasst werden.
Um im Idealfall gleich beim ersten
Versuch den Baujob erfolgreich
auszuführen, kann im Vorfeld mittels
Strukturoptimierung ein ideales
Design entwickelt und durch
eine Bauprozesssimulation zur
Validierung der optimalen Bauteil -
orientierung mit entsprechenden
Supportstrukturen durchgeführt
werden. Mit den Ergebnissen der
Bauprozesssimulation kann das
Bauteil angepasst und Fehlversuche
minimiert werden.
Kostenpotenziale in der
Prozesskette freisetzen
Mit dem geeigneten Einsatz von
Dimensionierungsrestriktionen
können lokale Materialanhäufungen
und somit unnötig große
Eigenspannungen im Bauprozess
vermieden werden. Durch die
zusätzliche Vorgabe eines maximalen
Überhangwinkels entstehen
Designs, die bestenfalls ohne Supportstrukturen
■
auskommen.
Altair Engineering GmbH
www.altair.de
28 additive April 2020

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
Wir entwickeln die digitalen Bau steine für Ihren Erfolg in der additiven Fertigung –
von der Datenvorbereitung bis hin zur Qualitätskontrolle.
CADS Additive GmbH Technologiepark 17, 4320 Perg, Austria
additive April 2020 29

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23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
SIMULATIONSGESTÜTZTE ENTWICKLUNG VON PARAMETERN FÜR DEN ADDITIVEN PROZESS
Entwicklungskosten für
additive Bauparameter reduzieren
Um mit einer Anlage für den 3D-Metalldruck produktiv arbeiten zu
können, werden optimale Prozessparameter benötigt. Diese erhält
man typischerweise durch aufwendige und zeitintensive Probekörper.
Die Programmfamilie der Simulationssoftware ANSYS bietet in
ihrer Additive Suite ein Zusatzprogramm namens Additive Science,
welches die Parameterentwicklung deutlich verkürzt und zunächst
virtuell testet, bevor erste Probekörper gedruckt werden.
Autor: Keno Kruse, Business Development Manager
ANSYS Coaxial
Average Sensor:
Ergebnisse mit
einem Sensor-
Radius von
1 mm.
Bild: Cadfem
Der 3D-Metalldruck ist ein anspruchsvolles
additives Fertigungsverfahren.
Aus diesem Grunde
wird viel Zeit und Geld darauf verwendet,
den Druckprozess optimal
zu gestalten, da nur ein wieder -
holbarer Prozess mit verlässlicher
Qualität zählt. Je nach Material
und Bauteilart bedarf es einer speziellen
Baustrategie. Irgendwo im
weiten Feld zwischen unterschiedlicher
Laserleistung, -geschwindigkeit
und Hatchabstand befinden
sich die gewünschten optimalen
Prozessparameter.
Maschinenhersteller liefern ihre
Anlagen mit Standardmaschinenparametern
aus, die zwar prinzipiell
eine Produktion ermöglichen,
jedoch nicht für die speziellen Anwendungsfälle
hin optimiert worden
sind.
Die Wahl der Parameter
Um die 3D-Metalldrucker in der
Produktion effizient zu nutzen,
müssen vorab die idealen Prozessparameter
aus einer Vielzahl an
Testkörpern in langwierigen Untersuchungen
ermittelt werden.
Falsche Parametereinstellungen
führen zu Effekten wie Keyholing,
Balling-Up oder Lack-of-fusion.
Hier setzt die Software von AN-
SYS an. Die simulationsgestützte
Parameterentwicklung mit ANSYS
Additive Science spielt alle Power/
Speed/Hatch-Space-Varianten aus
der Verbindung von Maschine und
Material virtuell durch. Der Prozessingenieur
erhält anschließend
in vier Schritten Auskunft zu den
Auswirkungen der Einstellungen:
Schmelzpoolgeometrie (Single Bead),
Porosität, thermische Historie
und die Vorhersage der Mikrostruktur.
Die Geometrie des
Schmelzpools
Bei der Single-Bead-Simulation
geht es um die Geometrie des
Schmelzpools. Aus unterschiedlichen
Power/Speed-Kombinationen
des Lasers werden die jeweilige
Breite, Länge und Tiefe des
Schmelzpools ermittelt. Die Porosität
des erstarrten Materials wird
im zweiten Schritt ermittelt, in
dem die idealen Power/Speed-
Kombinationen aus der Single-
Bead-Simulation mit unterschiedlichen
Laserlinienabständen (Hatch
Spaces) variiert werden.
Anschließend überträgt man die
idealen Laserparameter auf das
tatsächliche 3D-Modell. In der
thermischen Historie werden die
einzelnen Scanvektoren des Modells
über mehrere Schichten hinweg
thermisch simuliert, um mögliche
Schwachstellen, z. B. Hot
Spots aufzudecken.
Ausblick auf das
Metallgefüge
Relativ neu ist die Funktion der
Mikrostruktur in Additive Science.
Hier lassen sich Rückschlüsse auf
das entstehende Metallgefüge ziehen,
indem die Korngröße und die
Orientierung ermittelt werden.
Mit der ANSYS Additive Suite erhalten
Anwender ein leistungsfähiges
Softwarepakete für die additive
Fertigung von Metallteilen, die
den gesamten Prozess vom Produktdesign
bis zur Produktentstehung
in der Maschine abdeckt.
■
Cadfem GmbH
www.cadfem.de
30 additive April 2020

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23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
LASER POWDER BED FUSION
Qualitätssteigerung durch
Online-Prozess-Monitoring
Laser Powder Bed Fusion ermöglicht die Herstellung hochkomplexer
metallischer Bauteile hoher Dichte mit gezielt eingestellten mechanischen
Eigenschaften. Dabei belaufen sich die direkten Produktionskosten
quasi unabhängig der Bauteilkomplexität. Herausforderungen
stellen heute prozessorale Einschränkungen wie etwa vergleichsweise
kleine Prozessfenster und eine Vielzahl an unbekannten
Parametereinflüssen dar. Das Online-Prozess-Monitoring bietet
eine Möglichkeit, diesen Herausforderungen zu begegnen und den
gesamten Fertigungsprozess qualitativ zu optimieren.
Autoren: Artur Leis und Dr. Max Hoßfeld
Mithilfe unterschiedlicher Anordnung
von Diagnostikgeräten, wie
beispielsweise Pyrometer, Hoch -
geschwindigkeitskameras und Dioden,
können für bekannten Ursache-Wirkungsprinzipien
geschlossene
Regelkreise den Prozess regeln
und die Qualität gewährleisten.
Merkmale sammeln und
abgleichen
Qualität ist nach der DIN EN ISO
9000 definiert als „Vermögen
einer Gesamtheit inhärenter Merkmale
eines Produkts, eines Systems
oder eines Prozesses zur Erfüllung
von Forderungen von Kunden und
anderen interessierten Parteien.“
Das Laser Powder Bed Fusion
(LPBF)-Verfahren stellt ein
schichtweises additives Fertigungsverfahren
dar, bei welchem durch
selektives Umschmelzen einer applizierten
Pulverschicht hochkomplexe
Bauteile erzeugt werden
können. Die hohe Prozessgeschwindigkeit
(bis zu 2 m/s) und
der geringe Strahldurchmesser,
meist etwa 100 μm, führen dabei
Bild: Artur Leis/IFSW
Oben: Bei geringer
Leistung
befindet sich der
Prozess im Wärmeleitungsschweißen.
Unten: Bei hoher
Leistung wird
eine Dampfkapillare
ausgebildet,
sodass im
Tiefschweißen
prozessiert wird.
zu einer hohen zu beherrschenden
Prozesskomplexität, die in unterschiedlichen
Schweißregimen und
der parameterabhängigen Fehlerausbildung
resultieren.
Ermittlung von
Prozessparametern
Stand der Technik für den LPBF-
Prozess ist dabei die experimentelle,
auf Erfahrungswissen basierende
Ermittlung von Prozessfenstern.
Durch die Integration von High-
Speed-Online-Monitoring-Tools
kann dieser aufwändige Findungsvorgang
für Prozessparamater auf
ein Minimum reduziert werden.
Hierfür ist es erforderlich, unterschiedliche
Qualitätsmerkmale
mittels Diagnostik aufzunehmen
und mit einer Referenz abzugleichen.
So können etwa Einzelbilder
und Videoaufnahmen aus der Baukammer
zur Untersuchung einer
Ablösung des Bauteils von der
Bauplatte herangezogen werden.
Weiter kann mithilfe einer Diode,
die im Wellenlängenbereich des
Laserstrahls empfindlich ist, der
Anteil der reflektierten Laserstrahlung
ermittelt werden, woraus ungewünschte
Prozessregime erkannt
und durch Regelung der entsprechenden
Parameter verhindert
werden können. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen
führen des
Weiteren zu einem besseren Verständnis
der auftretenden Phänomene
und tragen einen wesentlichen
Teil zum Prozessverständnis
bei.
Derzeit sind folgende Fehlerbilder
mittels Online-Prozess-Monitoring
erkennbar: Poren und Lunker,
fehlende Geometrien, Bauteilverzug,
Substratplattenabriss, Bauteilrisse
sowie
■
Spritzer.
Institut für Strahlwerkzeuge
(IFSW) der Universität Stuttgart
www.ifsw.uni-stuttgart.de
additive April 2020 31

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23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
INDIREKTE, ADDITIVE FERTIGUNGSVERFAHREN IM TREND
Lithografie-basierte
additive Fertigung von Metallen
Eine ständig steigende Zahl additiver Fertigungsverfahren führt aus
Anwendersicht zu einer zunehmenden Verwirrung. Während anfangs
vor allem direkte additive Verfahren, bei welchen Bauteile
direkt aus dem Ausgangsmaterial hergestellt werden, weit verbreitet
waren, rücken in den letzten Jahren vermehrt indirekte Verfahren,
bei welchen Bauteile über einen Grünteilzustand zweistufig
hergestellt werden, in den Fokus. Autor: Dr. Andreas Baum, Geschäftsführer
Abbildung 1: Arbeitsraum mit Materialvorrat (A), beheizter Klinge (B) sowie Bauplattform (C);
Belichtungsprozess (D) und simultane Belichtung einer Schicht mit unterschiedlichen Bauteilen.
Abbildung 2: Feedstock-Block mit innenliegenden Grünteilen (A); thermische Verflüssigung des
Feedstock-Blocks zur Extraktion der Grünteile (B) sowie Grünling und Sinterteil im Vergleich.
Bild: Metshape
Bild: Metshape
flüssig und kann mithilfe einer beheizten
Klinge (B in Abb. 1) gleichmäßig
und dünnschichtig (typischerweise
zwischen 35 und
50 μm) auf die Bauplattform (C in
Abb. 1) aufgetragen werden. Diese
wird dann mit UV-Licht belichtet.
In den belichteten Bereichen vernetzt
das Photopolymer und hält
so das Metallpulver in Form (D in
Abb. 1). Auf diese Weise werden
schichtweise Grünteile hergestellt,
die sich am Ende des Druckauftrags
innerhalb eines Feedstock-
Blocks befinden (A in Abb. 2).
Um die Grünteile aus dem Mate -
rialblock zu extrahieren, wird der
nicht belichtete Feedstock in einem
Ofen bei ca. 50 °C verflüssigt. Das
abgeschmolzene Material wird
aufgesammelt und kann wiederverwendet
werden. Die verbleibenden
Grünteile (Abb. 2c) werden im
Ultraschallbad oder mithilfe eines
Air-Brush-Systems gereinigt, um
Rückstände des nicht belichteten
Materials zu entfernen.
Sintern der Bauteile
Unter den indirekten feststoffbasierten
Verfahren ist die Materialextrusion
durch Fused Filament
Fabrication, das auch als Fused
Deposition Modeling bekannt ist,
am weitesten verbreitet. Deutliche
bessere Bauteilqualitäten lassen
sich aber mittels Binder Jetting erreichen.
Dabei wird in ein Pulverbett
ein flüssiger Binder gespritzt,
der die Pulverpartikel lokal bindet.
Lithografiebasierte
Technologie
Noch bessere Oberflächenqualitäten
und sehr hohe Auflösungen ermöglicht
eine neue indirekte additive
Fertigungstechnologie, basierend
auf dem Grundprinzip der
Stereolithografie: das sogenannte
Lithography-based Metal Manufacturing
(LMM). Diese Technologie
zur Herstellung von metallischen
Bauteilen ist eine Kombi -
nation und Weiterentwicklung der
Prozesse der Vat-Polymerisation
und des Metallspritzgießens
(MIM). Dabei wird das Ausgangsmaterialgemisch
aus Metallpulver
und einem Photopolymer (Feedstock)
in einem Materialreservoir
(A in Abb. 1) gespeichert.
Der Feedstock hat bei Raumtemperatur
eine „butterartige“ Konsistenz.
Bei Erwärmung wird er
Die thermische Entbinderung des
Photopolymers und das Sintern
der Bauteile auf eine Enddichte
zwischen 96 und 99 % erfolgen in
einem zweistufigen Verfahren in
einem MIM-Sinterofen unter
Schutzatmosphäre. Die gesinterten
Teile sind ca. 20 % kleiner als die
gedruckten Grünlinge, wobei der
genaue Sinterschwindungsfaktor
von der verwendeten Materialzusammensetzung
abhängt. Der Faktor
selbst ist sehr gut reproduzierbar,
wobei die Schwindung in allen
■
drei Dimensionen ähnlich ist.
Metshape GmbH
www.metshape.de
32 additive April 2020

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23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
ANSÄTZE ZUR STEIGERUNG DER BAUTEILLEISTUNG MITTELS ADVANCED COMPACTION TECHNOLOGY
Verbesserung der Genauigkeit,
Dichte und Reproduzierbarkeit
Binder-Jetting hat sich als ein etabliertes 3D-Druck-Verfahren zur
Herstellung hochwertiger Bauteile erwiesen. Dank seiner Gestaltungsfreiheit
können bahnbrechende Ideen verwirklicht werden.
Aufgrund der hohen Druckgeschwindigkeit und wenigen Prozessschritten
ist Binder-Jetting die einzige 3D-Druck-Technik, welche
für die Serienfertigung geeignet ist. Autor: Yunus Baltali, Regional Sales Manager
gleichmäßig verteilt werden kann.
Dieser Ansatz trägt zu einer homogenen
Pulverschicht über das gesamte
Pulverbett bei.
Auftragen
Eine frisch aufgetragene Pulverschicht
mit einer mittleren Teilchengröße
von ungefähr 9 μm
wird mit einer wasserlöslichen Lösung,
dem Binder, behandelt und
mit einer Infrarot-Heizquelle gehärtet.
Das wird sukzessiv wiederholt,
bis das Objekt seine Form annimmt.
Diese Form, die als Grünling
bezeichnet wird, muss anschließend
in einem Ofen ausgehärtet,
entpulvert und in einem
Sinterofen gesintert werden. Metallpartikel
werden dabei zu einem
hochdichten Objekt verschmolzen.
Die Dichte des Sinterteils hängt
von der Qualität des Grünlings ab.
Je feiner das Pulver ist, desto dichter
ist das endgültige Metallbauteil.
Diese feinen Pulver sind jedoch
am schwierigsten zu verarbeiten.
Wenn das Pulver auf eine
Oberfläche aufgetragen wird,
Bild: Exone
Ein mittels
Binder-Jetting
hergestellter
Motorblock.
Jobbox X1
25PRO: 400
Laufräder aus
316L.
kann es zu Staubbildung und Verklumpungen
kommen. Je größer
die Oberfläche des Druckobjekts
ist, desto schwieriger ist es, eine
einheitliche Druckumgebung zu
schaffen. Um dieses Problem zu lösen,
wurde von ExOne die Advanced
Compaction Technology
(ACT) entwickelt, die aus drei Prozessschritten
besteht: Dosieren,
Auftragen und Verdichten.
Dosieren
Um feinste Pulver ohne Verklumpungen
oder Pulverwolken großflächig
zu verteilen, wurde eine
Dosiereinheit mit Ultraschall-Anreger
eingesetzt. Dieses Ultraschallelement
vibriert, während es
sich schnell über die Spannweite
eines Pulverbetts bewegt. So kann
sichergestellt werden, dass eine
vorab definierte Menge Pulver
Bild: Exone
Die Rändelwalze ist mit einem
speziellen Muster ausgestattet, um
die Reibung mit der Pulveroberfläche
zu erhöhen. Diese spezielle
Kontaktfläche hilft, Pulver in einer
bestimmten Höhe gleichmäßig
aufzunehmen und zu verteilen.
Verdichten
Der letzte Schritt ist die Verdichtung
des gleichmäßig verteilten
Pulvers. Das Ziel ist es, die Partikel
zu kompaktieren, sodass eine
möglichst hohe und gleichmäßige
Packungsdichte herrscht.
Branchenführende
Teiledichte
Das System von ExOne zum präzisen
Verteilen und Kompaktieren
von feinem Pulver bietet eine branchenführende
Teiledichte und Wiederholbarkeit
an, die für den
3D-Produktionsdruck erforderlich
ist. Das Triple ACT-System von
ExOne erreicht Dichten von 97 %
oder mehr, abhängig vom Material
und der vom Kunden gewünschten
Dichte, die jetzt mit dem Triple
ACT-System von ExOne und anderen
Prozesssteuerungen präzise
eingewählt werden können. Darüber
hinaus beträgt die Variabilität
der Teiledichte über die gesamte
Baufläche jetzt 0,3 % und ist somit
eine
■
Verbesserung.
ExOne GmbH
www.exone.com
additive April 2020 33

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
EFFIZIENTES UND INNOVATIVES PULVERMANAGEMENT IM LASER-SINTER-PROZESS
MMPS – automatische
Beschickung von SLS-Anlagen
Im Rahmen von Industrial Additive Manufacturing sind die Anforderungen
an SLS-Anlagen stetig größer geworden, wodurch die Anlagen
immer größer werden. Dadurch gibt es unter anderem eine große
Herausforderung: die effiziente und weitestgehend automatisierte
Beschickung von SLS-Systemen wird notwendig. Die LSS GmbH
hat als Lösung hierzu die Modular Material Processing Solution
(MMPS) entwickelt.
Autor: Christian Held, Konstruktionsleiter R&D
der SLS-Maschine kein Platz mehr
zur Verfügung steht.
Staubarmes Arbeiten
dank Filtersystem
Dieser beispielhafte Aufbau zeigt die Beschickung einer
Maschine mit zwei Materialarten („virgin“ und „used“).
Die MMPS ist ein Pulvermanagementsystem
für Laser-Sinter-Anlagen.
Sie automatisiert den Beschickungprozess
von SLS-Maschinen.
Sobald das Materialmodul manuell
mit Pulver gefüllt wurde, erfolgt
in den weiteren Modulen das automatische
Wiegen, Mischen und
Beschicken der Anlage. Dies ermöglicht
eine Zeitersparnis für
den Maschinenbediener von bis zu
90 % und für den gesamten Befüllprozess
von bis zu 25 %.
Individuell durch
modularen Aufbau
Dank des modularen Aufbaus,
kann die MMPS individuell an die
Kundenanforderungen angepasst
werden. Mit einem vollständigen
MMPS-System können maximal
vier Materialarten (z. B. used, virgin,
overflow, recycled) verarbeitet
und mehrere Maschinen beschickt
werden.
Die von der LSS eigens entwickelte
Software ermöglicht die intuitive
Steuerung des gesamten Systems.
Die MMPS ist materialoffen und
nutzbar mit nahezu allen gängigen
SLS-Maschinen auf dem Markt.
Verschiedenste Module
Bild: LSS
Aktuell stehen Material-, Misch-,
Buffer- und Befüllungsmodule zur
Verfügung. Zusammen mit den
Top- und Bottom-Feed-Adaptern
ermöglicht dies eine individuelle
Anpassung an den bestehenden
Druckprozess. Darüber hinaus
bietet die MMPS eine Förderlänge
von bis zu 20 m. Damit ist eine effiziente
Beschickung auch dann
möglich, wenn im direkten Umfeld
Durch das eingebaute Filterungssystem
ist ein staubarmes Arbeiten
möglich. Weiterhin wird der direkte
Kontakt des Pulvers zu den Mitarbeitern
und der Umwelt minimiert,
was das Kontaminations -
risiko für das Pulver verringert.
Die Material-Batches und relevanten
Umwelteinflüsse werden von
der MMPS gemessen und geloggt,
was eine gute Historie und Nachverfolgbarkeit
des Misch- und Förderprozesses
ermöglicht.
Seit 2002 ist die LSS Laser-Sinter-
Service GmbH ein etablierter Partner
im Bereich der additiven Fertigung.
Die Experten von LSS mit
Hauptsitz in Kapfenberg, Österreich,
bieten weltweit Komplett -
lösungen an – von der Bedarfsanalyse
neuer Maschinen über deren
Anpassung, Installation und Wartung
bis hin zur Bedienerschulung.
Ergänzt wird das Portfolio durch
eine breite Materialpalette, offene
Plattformmaschinen und ein automatisiertes
Pulvermanagement -
■
system.
LSS Laser-Sinter-Service GmbH
www.lss-europe.com
34 additive April 2020

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
MÖGLICHKEITEN, GESCHÄFTSERFOLG UND ORGANISATION POSITIV ZU BEEINFLUSSEN
Geschäftsmodellinnovation –
Rollen, Muster, Organisation
Die Nutzung des Additive Manufacturing (AM) ist eine Möglichkeit
der Geschäftsentwicklung. Um neue Kundengruppen sowie Märkte
erschließen zu können, ist es nicht nur entscheidend neue Geschäftsmodelle
zu definieren und auszuwählen, sondern auch deren
erfolgreiche technologische und organisationale Transformation im
Unternehmen. Strukturierte Vorgehensweisen und Modelle können
hier helfen, entstehende Herausforderungen zu meistern.
Autor: Oliver Schöllhammer, Abteilungsleiter Unternehmensstrategie und -entwicklung
Unternehmen erhalten somit einen
ersten differenzierten Hinweis auf
mögliche Geschäftsmodellinnovationen.
Für die Bewertung und Umsetzung
neuer Geschäftsmodelle stehen
viele erfolgreich erprobte Methoden,
Werkzeuge und Modelle zur
Verfügung. Die Geschäftsmodellentwicklung
über den Minimum
Viable Product (MVP)-Ansatz, mit
seinen risikominimierenden kur -
zyklischen Iterationen inklusive
enger Einbindung des Kunden, hat
sich in diesem Zusammenhang als
besonders geeignet erwiesen.
Veränderungen
erkennen und umsetzen
Anpassungen in
der Wertschöpfungskette
befähigen
Akteure,
neue Rollen einzunehmen
und
Geschäftsmodelle
zu definieren.
Aktuell stehen im Zusammenhang
mit der additiven Fertigung bei
vielen Unternehmen noch die technischen
Möglichkeiten, um Produkt-
und Prozessinnovation voran
treiben zu können, im Mittelpunkt.
Neben der Veränderung in
der Produktentstehung und der
Supply Chain bietet das AM durch
geschickte Kombination dieser
Möglichkeiten aber auch die
Option neue Geschäftsmodelle zu
gestalten.
Leider wird dieses Thema bisher
noch stark vernachlässigt, obwohl
das Angebot eines erweiterten
Kundennutzen in Zukunft mit
wettbewerbsentscheidend sein
wird. Die Gründe hierfür sind vielfältig
und die Schwierigkeit bei der
Umsetzung liegt oft darin, folgende
Fragen zu beantworten: Wie beeinflusst
das AM das bestehende
Geschäftsmodell und welche Wettbewerbsvorteile
lassen sich hieraus
ableiten? Wie entwickelt man ein
neues Geschäftsmodell und wie
lässt es sich in die Organisation
transformieren?
Definition neuer
Geschäftsmodelle
Bild: Fraunhofer IPA
Zu berücksichtigen ist, dass die
Definition und Ausgestaltung neuer
Geschäftsmodelle abhängig von
der Position des eigenen Unternehmens
innerhalb der AM Supply
Chain bzw. eines AM-Ökosystems
ist. Hilfestellung und Orientierung
für die Potenzialeinordnung der
Geschäftsmodelle können Rollenund
Geschäftsmodellmuster geben.
Rollen wie Anlagenhersteller,
Anlagennutzer, Intermediäre oder
Wertschöpfungsstufenbeteiligten
können spezifische Geschäftsmodellmuster
zugeordnet werden.
Geschäftsmodell- und Technologieveränderungen
beeinflussen zukünftige
Organisationsstrukturen
wesentlich. Ein Erfolgsfaktor ist
daher, die relevanten und notwendigen
organisationalen Veränderungen
zu erkennen und wirksam
mittelfristig umzusetzen. Die Beherrschung
der technischen und
organisationalen Veränderungs -
aktivitäten, die strukturierte sowie
systematische Begleitung der
Unternehmenstransformation und
die Abbildung notwendiger Kompetenzen,
Rollen und Prozesse in
den betroffenen Organisationseinheiten
stehen hierbei im Zentrum
der Betrachtung. Ein mehrstufiges
strukturiertes Vorgehen hilft dabei,
diese Veränderungen bewältigen
zu
■
können.
Fraunhofer-Institut für Produk -
tionstechnik und Automatisierung
IPA
www.ipa.fraunhofer.de
additive April 2020 35

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23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
VERÄNDERUNGSGARANTIE 4 HOCH 1
Sicher verändern
Fast jeder kennt das Eisbergmodell. Das Kommunikationskonzept
besagt, dass lediglich 20 % einer Botschaft auf der Sachebene
wahrgenommen wird und 80 % auf der Beziehungsebene. Wieso
ignorieren die Chefs dann ständig diese Tatsache, wenn es um Veränderung
geht? Und wann geht es nicht um Veränderung?
Autor: Marco Stingelin, Senior Partner
Letting Go hat
ein Continuous
Improvement
Modell ent -
wickelt, das die
Geschäftsleitung
im Change-Prozess
unterstützen
soll.
Wir erleben es tagtäglich: Die Geschäftsleitung
(GL) will etwas verändern.
Sie denkt sich alles selbst
oder in einer kleinen Gruppe aus
und nimmt sich dafür viel Zeit.
Die Maßnahmen für die neue Ausrichtung
werden bis ins Mikro-
Detail beschrieben. Es folgt die
Befehlsausgabe. Und was passiert
dann? Mehr als 70 % aller Veränderung
funktionieren nicht, weil
die Umsetzung nicht dort landet,
wo man sie wollte. Warum?
Betroffene und
Beteiligte
Bild: Worawut/Adobe Stock
Das liegt am Verständnis der Mitarbeiter
für das Warum der Veränderung.
Sie müssen es spüren. Nur:
Der Haken ist schon innerhalb der
GL. Denn die Mitglieder der Geschäftsführung
haben nicht dasselbe
Verständnis zu heute, morgen
und den Weg dorthin. Sie denken
in ihren Silos (Abteilungen) und
nicht als übergreifende, strategische,
taktische GL.
Die Geschäftsführung wundert
sich dann, warum die Betroffenen
nichts verstehen wollen. Mitarbeiter
müssen wollen, was sie sollen
und nicht hören, was sie müssen.
Außerdem werden Mitarbeiter am
und im Veränderungsprozess nicht
beteiligt und können keinen Einfluss
nehmen.
Die Rahmenbedingungen und ein
einheitliches Führungsverständnis
in der GL und der weiteren Führungskräfte
für die „Königsdiszi -
plin“ fehlen: Führen im Change.
Deshalb haben die Beratungs- und
Coachingspezialisten von Letting
Go eine eigene Interpretation eines
Continuous Improvement Modells
entwickelt.
1. Wohin geht die Reise?
Eine gemeinsame Sichtweise zur
aktuellen Ausgangssituation und
eine klare, aufeinander abgestimmte
Richtung bilden den
Grundstein für jeden erfolgreichen
Veränderungsprozess. Vom Fischkopf
bis zur Heckflosse.
2. Zur gemeinsamen
Reise einladen
Jeder Mensch hat eigene Strategien
im Umgang mit Veränderungen
und eine eigene innere Prozessgeschwindigkeit.
Ein transparenter
Kommunikations- und Integrationsplan
schafft Sicherheit, bezieht
Betroffene mit ein, beschleunigt
den Veränderungsprozess und ermöglicht
Nachhaltigkeit.
3. Was wird benötigt und
wann geht es los?
Klare Aussagen und Abgrenzungen
zu notwendigen Aufgaben sowie
eine umfangreiche, realistische
Planung geben Sicherheit im Prozess
und Klarheit zur notwendigen
Umsetzungsgeschwindigkeit.
4. Die Reise bewusst
erleben
Aufeinander abgestimmte Maßnahmen,
klare Verantwortungen,
laufende Implementierung der definierten
Aktionen, Kontrolle, Auswertung
und bei Bedarf Nachjustierung
führen zum erfolgreichen
Abschluss eines Veränderungsprozesses.
Hoch 1
Und zu guter Letzt: Hat man sich
bei den Mitarbeitenden wegen der
erfolgreichen Veränderung bedankt?
Mit ihnen gefeiert? Wann
wurde das letzte Mal beim Nichteinhalten
von Committments ein
ernsthaftes, qualifiziertes Feedbackgespräch
geführt?
Die Köngisdisziplin im Change ist
die Führung. Damit meinen wir
Management und Leadership. Im
„Hoch 1“ entscheidet sich, ob die
vier Schritte vorher für die Katz
■
waren oder nicht!
Urs Meier Unthinkable GmbH
www.lettinggo.eu
36 additive April 2020

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
FUSED FILAMENT FABRICATION (FFF)
Materialvielfalt als Schlüssel für
die additive (Serien-)Fertigung
3D-Druck, insbesondere das FFF-Verfahren, ist aus dem Proto -
typenbau schon jahrelang nicht mehr wegzudenken. Zusätzlich hat
sich diese Technologie im Vorrichtungsbau als kostensparendes und
oftmals schnelleres Fertigungsverfahren im Vergleich zur spanabhebenden
Fertigung etabliert. Auch wird dem Verfahren eine große
Zukunft im Bereich der additiven Serienfertigung nachgesagt, wobei
die wirklich umgesetzten und in Serie befindlichen Anwendungen
noch sehr rar sind. Autor: Markus Kaltenbrunner, geschäftsführender Gesellschafter
Um die Hürden in der additiven
Serienfertigung zu überwinden,
wurden bereits einige Projekte umgesetzt.
Diese zeigen anschaulich,
dass das Fused Filament Fabrica -
tion (FFF)-Verfahren oftmals wirtschaftlicher
als andere additive
Fertigungsmethoden ist und eine
Ergebnisqualität bietet, die sowohl
den Anforderungen im Vor -
richtungsbau und in der Betriebsmittelfertigung
bestens gerecht
wird, aber auch in der Serienfertigung
die Vorgaben zu erfüllen vermag
– sofern die Prozessparameter
auf die Anwendung abgestimmt
sind.
Geometrische Grenzen
Worauf ist zu achten, damit eine
gute und reproduzierbare Bauteilqualität
erzielt werden kann? Welchen
Einfluss hat die Materialhandhabung
(Lagerung, Trocknung
etc.) auf die Ergebnisqualität?
Antworten hierauf liefert die
EVO-tech GmbH und gibt einen
Überblick über die geometrischen
Grenzen des Verfahrens.
Eigenschaften von
Kunststoff übertragen
Ein besonderes Augenmerk von
EVO-tech liegt darauf, alle
„Haupteigenschaften“ von Kunststoffen,
wie UV- und Witterungsbeständigkeit,
Faserverstärkungen,
tribo logische Optimierungen,
ESD-normgerechte Kunststoffe,
brandhemmende Kunststoffe und
weiche Kunststoffe in die additive
Bild: Evo-tech
Prototypen lassen sich mit den
Druckern und Filamenten von
EVO-tech schnell, kostengünstig und
äußerst präzise erstellen.
Fertigung zu übertragen. Das Unternehmen
informiert Anwender
über die notwendige Prozesskette,
neueste Entwicklungen und gibt
■
einen Ausblick in die Zukunft.
Bild: Evo-tech
EL-102: Durch die integrierte Materialtrocknung
sowie den auf 100 °C
aufheizbaren Innenraum ist eine
Produktion unter stets gleichen
Bedingungen gewährleistet.
EVO-tech GmbH
www.evo-tech.eu
additive April 2020 37

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
POST-PROCESSING-TECHNOLOGIEN IN DER ADDITIVEN FERTIGUNG
Der Weg zur Serienfertigung mit
additiven Fertigungstechnologien
Ob Funktionsbauteil oder (Klein-)Serienfertigung, die Eigenschaften
des Materials sind ausschlaggebend für den Erfolg oder
Misserfolg des Fertigungsvorhabens.
Autor: Maurice Scheer, CEO Technik
Unterwasser-VR-Brille
(Funktionsteil).
Metallisierte
Werkzeugform
(20 μm Nickel).
Bild: 3D-Labs
technologie, mit allen Vor- und
Nachteilen, sollte gut durchdacht
und geplant sein. Technologiebasierende
Konstruktionsrichtlinien
sollten möglichst mit dem Konstrukteur
besprochen werden, um
die Freiheitsgrade der additiven
Fertigung bestmöglich auszuschöpfen.
Serientauglichkeit
prüfen
Als Dienstleister für additive Fertigung
ist eine gemeinsame Evaluierung
der Möglichkeiten, zusammen
mit dem Auftraggeber, im
Vorfeld unabdingbar. Die Auswahl
des für die Applikation infrage
kommenden Werkstoffs sowie die
daraus resultierende Fertigungskeit
vom Auftraggeber mit Feldversuchen,
Alterungstests etc. geprüft
wird. Schlussendlich wird die
Reproduzierbarkeit evaluiert und
prozessbedingte Abweichungen/
Ungenauigkeiten, für spätere QS-
Protokolle, vermerkt.
Bauteile optimieren im
Post-Processing
Bild: 3D-Labs
Falls jedoch aktuell verfügbare
Materialien für den Anwendungsfall
nicht ausreichend sind, werden
zunehmend Post-Processing-Technologien,
wie das Metallisieren
In Folgeschritten werden anhand
von Prototypen die Ergebnisse beurteilt,
bevor die Serientauglichvon
Kunststoffbauteilen, etabliert.
Durch das additive Hybrid-Manufacturing
wird eine im Mikrometer-Bereich
definierbare Metallschicht
aufgebracht, um Schwächen
wie UV-Resistenz, Wärmeformbeständigkeit,
Abschirmung
u. v. m. entgegenzuwirken.
Das geringe Gewicht der Kunststoffteile
sowie deren Oberflächenbeschaffenheiten
werden im
Zusammenhang mit der Metallisierung
neue additive Serienprodukte
hervorrufen. Eine breite
Testphase, mit ausgewählten Anwendern
ist bereits im
■
Gange.
3D-LABS GmbH
www.3d-labs.de
38 additive April 2020

NEW
ExOne’s
10TH METAL
3D PRINTER
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Advanced 3D printing of ultra-fine MIM metal powders
Largest metal binder jetting system available today
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Let’s Solve the Toughest Problems.
And Change the World.
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Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
HERAUSFORDERUNGEN DER INDUSTRIALISIERUNG AUS SICHT EINES KUNSTSTOFFVERARBEITERS
Additive Manufacturing
in der Großserie
Die Additive Manufacturing (AM)-Branche hat sich in den letzten
Jahren rasant weiterentwickelt und in diesem Zuge viele neue Technologien
hervorgebracht. Auf Produktebene bietet AM hohe Designfreiheiten
bei gleichzeitig kurzen Entwicklungszyklen. Die Kombination
aus Technologie- und Variantenvielfalt sowie kurzer Timeto-market
führt zu neuen Herausforderungen für Industrialisierung
und Produktion. Autor: Lennart Kreckel und David Heidenfelder, beide Prozessingenieur
erfordern dadurch enorme Flexi -
bilität.
Innovationskraft in der
Prozessentwicklung
Der Fokus technologischer Entwicklungen
lag die letzten Jahre
vermehrt bei den 3D-Druckern.
Für das Pre- und Post-Processing
bedeutet dies oft, dass keine fertigen
Lösungen verfügbar sind, sondern
erst entwickelt bzw. aus an -
deren Branchen adaptiert werden
müssen.
Umdenken aller
Beteiligten
Ausschnitt aus
der additiven
Fertigung von
pulverbasierten
Kunststoffbauteilen.
Durch die positive Entwicklung
der AM-Branche hat sich eine
enorme Vielfalt an neuen Technologien
und Materialien ergeben.
Gleichzeitig ist die Erwartungshaltung
an additiv gefertigte Produkte
stark gestiegen: Unterschiedlichste,
komplexe Produkte sollen in
kürzeren Zyklen bei Erfüllung bestehender
Standards (z. B. IATF)
industrialisiert werden.
Die Fülle an Technologien und
Materialien sowie die kurzen Industrialisierungsphasen
erfordern
ein erhöhtes Maß an Flexibilität
für Fertigungsunternehmen, auch
da sich die Stabilität des Gesamtprozesses
erst während der Hochskalierung
erweist.
Für eine erfolgreiche Industri -
alisierung müssen die folgenden
drei Grundvoraussetzungen erfüllt
sein.
Der Prozess muss zum
Produkt passen
Bild: Oechsler
Die unter dem Begriff AM zu -
sammengefassten Verfahren unterscheiden
sich so stark, dass für
jedes Produkt eine gezielte Auswahl
des additiven Verfahrens
erfolgen muss. Entscheidend ist
in diesem Zusammenhang auch,
dass der 3D-Druck max. 50 % des
gesamten erforderlichen Prozesses
ausmacht und auch Pre- und Post-
Processing mitbetrachtet werden
müssen. Notwendige Änderungen
des Produktes im Scale-Up be -
dingen oft maßgebliche Änder -
ungen des Gesamtprozesses und
Die vorangegangenen beiden
Punkte machen deutlich, dass Serienprodukte
mit reproduzierbaren
Eigenschaften bei additiven Verfahren
im Gegensatz zum Rapid
Prototyping nicht von heute auf
morgen herstellbar sind. Hier
muss sich die Erwartungshaltung
in der Branche ändern. Gleichzeitig
muss gerade bei Unternehmen,
die bisher konventionelle Verfahren
(z. B. Spritzgießen) anwenden,
das Mindset und die internen
Prozesse angepasst werden, um
das bestmögliche Ergebnisse zu
erzielen.
Zusammengefasst lässt sich sagen,
dass für die Industrialisierung der
Großserie eine enge Zusammenarbeit
aller beteiligten Unternehmen,
d. h. Materialhersteller, Hardwarehersteller
(3D-Drucker) und
Fertigungsunternehmen mit der
nötigen Erfahrung hinsichtlich
Industrialisierung erfolgversprechend
■
ist.
Oechsler AG
www.oechsler.com
40 additive April 2020

NEW
AM-LOCK
Nullpunktspannsystem für 3D-Druck SLM
°C
Segmenting
Positioning
Printing
Pooling & Adapting
Post-Processing
pL SOLUTIONS Deutschland
operated by IVO Oesterle GmbH
Technik Vertriebs GmbH, An der Alten Ziegelei 14, 89269 Vöhringen-Iller
Telefon +49 (0) 7306 963 710, sales@de-pl-lehmann.net
www.de-pl-lehmann.net
additive April 2020 41

Promotion
23. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
ERFAHRUNGEN UND ANWENDUNG AUS DER LANDTECHNIK
Additive Fertigung –
und was jetzt?
Additive Fertigung verspricht: unbegrenzte Designfreiheit, Performancesteigerungen,
dezentrale Fertigung, Ersatzteile auf Bedarf.
Doch häufig werden die anfänglich sehr hohen Erwartungen schnell
von der Realität der noch jungen Fertigungstechnologien eingeholt.
Und doch lohnt es sich. Autor: Philipp Surrey, Advanced Manufacturing Engineer
Bild: John Deere
Beim amerikanischen Landtechnikhersteller
John Deere wird seit
2014 intensiv mit und an additiven
Fertigungstechnoligen gearbeitet.
Die Abteilung Advanced
Manufacturing screent neue Technologien,
führt Pilotprojekte
durch und evaluiert Potenziale für
andere Geschäftsbereiche.
Additive Fertigung verspricht unbegrenzte
Designfreiheit, dezentrale
Fertigung, Performancesteigerungen
und kürzere Designzyklen.
Die Realität sieht in vielen Bereichen
allerdings anders aus: Supportstrukturen
und Überhänge
grenzen ein, wegen der Fertigungstoleranzen
werden weitere Bearbeitungsschritte
notwendig und
die Produktivität und Wirtschaftlichkeit
kann mit herkömmlichen
Verfahren nicht mithalten.
Trotzdem wächst der Markt seit
Jahren und Experten sehen vorerst
kein Ende. Messen, Konferenzen
und andere Veranstaltungen wachsen
konstant, immer mehr Anwender
kommen dazu.
Potenziale in der
Landtechnik
Das Ziel vieler ist die Produktion
von Serienteilen. Allen voran stehen
Medizintechnik und die Luftfahrt.
Doch für andere Industrien,
z. B. die Landtechnik, ist der Weg
steiniger und potenzielle Anwendungen
weniger offensichtlich.
Wie sehen Anwendungen aus,
abseits extremen Leichtbaus und
absoluter Einzelindividualisierung
bei gleichzeitig hohen Ansprüchen
an Qualität und Kosten?
Additive Fertigungsverfahren sind
zunächst: additiv, digital, generisch
und direkt. Die Aufgabe des Unternehmens
ist aus diesen Eigenschaften
einen Mehrwert für den Kunden
zu erzielen – erhöhte Produktperformance,
Kostenreduktion,
Nachhaltigkeitssteigerung und/
oder verkürzte Time-to-Product-
Zeiten. Dieser lässt sich durch verschiedene
Hebel und Ansätze erzielen,
z. B. Nutzen von Funktionsintegration.
Weiterentwicklung in
allen Bereichen
Dies ist nur durch intensive Entwicklungsarbeit
erreichbar. Zum
einen gilt das im eigentlichen Sinne
des Wortes: Entwicklungsprojekte
und Untersuchungen durchführen,
aber andererseits auch im Sinne
der persönlichen Weiterentwicklung:
neue Software und Methoden,
Erfahrungen sammeln und
bestehende Prozesse hinterfragen.
Nur mit Beharrlichkeit und langfristigem
Engagement werden die
Anstrengungen Früchte tragen.
Bis zum möglichen Serienprodukt
lohnt es sich, sich den naheliegenderen
Mehrwerten additiver Fertigung
zu widmen. Die Hürden für
Betriebsmittel und Rapid Proto -
typing sind geringer und positive
■
Ergebnisse schneller erzielt.
John Deere GmbH & Co. KG
www.deere.de
Traktorenreihe
von John Deere.
42 additive April 2020

Das neue Heckdesign des Bugatti Chiron Pur Sport ist mit einer
3D-gedruckten Titan-Auspuffblende ausgestattet. Bild: Bugatti
Erstes 3D-gedrucktes metallisches Sichtbauteil mit Straßenzulassung
Auspuffblenden für den neuen
Bugatti Chiron Pur Sport
An der richtigen Stelle Gewicht sparen: Der Bugatti Chiron
Pur Sport, das neueste Auto des exklusiven französischen
Automobilherstellers, ist mit 3D-gedruckten Titan-
Auspuffblenden von Apworks ausgestattet.
■■■■■■ Apworks, ein Industrieanbieter
von 3D-Druckdienstleistungen, hat bekanntgegeben,
dass der neue Bugatti Chiron
Pur Sport mit einer extrem leichten und
hochtemperaturbeständigen Auspuffblende
ausgestattet ist. Die Auspuffblende besteht
aus Titan und wird mittels additiver Fertigung
von Apworks hergestellt. Der Chiron
wird vom exklusiven französischen Automobilhersteller
Bugatti hergestellt.
Kompromisslosester Bugatti der Neuzeit
Die Auspuffblende ist Teil des außergewöhnlichen
Heckdesigns des Chiron Pur
Sport. Eine neu abgestimmte Aerodynamik
sorgt für mehr Abtrieb, weniger Gewicht
und mehr Agilität. „Bei einer Reduzierung
des Gewichtes um 50 Kilogramm, gleichzeitiger
Erhöhung des Abtriebs und einem
kompromisslos-sportlich abgestimmten
Fahrwerk bietet der Chiron Pur Sport eine
unglaubliche Bodenhaftung, sensationelle
Beschleunigungswerte und ein äußerst präzises
Handling. Es ist der bisher kompromissloseste
und zugleich agilste Bugatti der
Neuzeit“, sagt Stephan Winkelmann, Präsi-
dent von Bugatti. Das geringe Gewicht der
Blende trägt zur neu abgestimmten Aerodynamik
des Hypersportwagens bei.
„Beim Chiron Pur Sport war uns die Agilität
besonders wichtig. Wir erzielen mehr
Abtrieb an der Hinterachse, der große
Frontsplitter, die Lufteinlässe, die Radhausentlüftung
mit optimierten Luftauslässen
sowie eine reduzierte Standhöhe balancieren
dies sauber aus“, sagt Frank Heyl, Head of
Exterior Design und stellvertretender Chefdesigner
bei Bugatti.
Optimiertes Hochleistungsbauteil dank
3D-Druck
Die Auspuffblende ist aufgrund der Herstellung
aus Titan zusätzlich hochtemperaturbeständig,
da dieses Material hohe Festigkeit
und gute Hitzebeständigkeit kombiniert.
Dies ist ein Paradebeispiel für ein optimiertes
Hochleistungsbauteil, das durch additive
Fertigung ermöglicht wird und zugleich
höchste Qualitätsstandards und die Anforderungen
der Straßenzulassung erfüllt.
„Wir sind stolz darauf, Teil dieses beeindruckenden
neuen Sportwagens von Bugatti zu
sein. Es ist das erste 3D-gedruckte, metallische
Sichtbauteil, das die Straßenzulassung
erhält. Diese innovative Auspuffblende
konnten wir nur realisieren, indem wir die
additive Fertigungstechnologie an ihre
Grenzen gebracht haben. Minimalste Wandstärken
von unter 0,5 mm ermöglichen das
extrem leichte Design“, sagt Joachim
Zettler, Geschäftsführer von Apworks. ■
Apworks GmbH
www.apworks.de
Die extrem leichte und
hochtemperaturfeste
Titan-Auspuffblende,
additiv gefertigt von
Apworks. Bild: Bugatti
additive April 2020 43

01Anlagen
Trockene Prozessluft – ein entscheidender Faktor für Pulverqualität und Fertigungsprozess
Klimatisierung und Trocknung
in der Produktion
Um die hohen Qualitätsanforderungen zu gewährleisten, müssen
verschiedene Herausforderungen in den Bereichen Pulverhandling
und Prozessluftumgebung im Fertigungsbereich vom Betreiber der
AM-Anlagen bewältigt werden. Die Sicherstellung der „richtigen
Luftkonditionen“ ist ein entscheidender Faktor für den Gesamt -
prozess.
Autor: Florian Matthieu, ULT AG
Ein typisches
3D-gedrucktes
Bauteil. Bild: Solukon
Modulares Konzept
ULT Dry-Tec mit
Vor- und Nach -
kühlermodulen.
Bild: ULT
■■■■■■ Additive Fertigung mittels Metall ist ein Fertigungsprozess
auf Pulverbasis, bei dem sehr feines Metallpulver
per selektivem Laserschmelzen (Selective Laser
Melting – SLM) schichtweise aufgetragen wird, um
teils hochkomplexe 3D-Formen und Bauteile zu fertigen.
Durch den schichtweisen Aufbau lassen sich funktionsoptimierte
Geometrien umsetzen, die aus CAD-Daten
gewonnen werden. Dieser Prozess ermöglicht die
Herstellung teils komplexer Objektstrukturen.
Um die hohen Qualitätsanforderungen zu gewährleisten,
müssen verschiedene Herausforderungen in den
Bereichen Pulverhandling und Prozessluftumgebung im
Fertigungsbereich vom Betreiber der AM-Anlagen bewältigt
werden.
Dazu gehört die Beherrschung der Luftsituation und
die ständige Überwachung und Sicherstellung der genauen
Feuchtekonzentration in der Umgebung. Denn
die ungewollte Oxidation des Metallpulvers durch eine
zu hohe Luftfeuchtigkeit stellt ein potenzielles Risiko
für die Qualität des Endprodukts und die Prozessstabilität
dar, da die physikalischen Eigenschaften gelagerter
Werkstoffpulver beeinträchtigt werden. Traditionelle
metallurgische Prozesse – besonders Sinterprozesse,
aber auch die additive Fertigung im Metallbereich – erfordern
eine trockene Atmosphäre, um Festigkeit und
Integrität zu sichern. Daher ist die Sicherstellung der
„richtigen Luftkonditionen“ ein entscheidender Faktor
für den Gesamtprozess.
Prozess ganzheitlich betrachten
Um beispielsweise den SLM-Prozess effizient und nachhaltig
zu gestalten, ist eine ganzheitliche Betrachtung
des Prozesses vom sicheren Entpulvern additiv gefertigter
Bauteile zu einer qualifizierten Aufbereitung überschüssiger
Pulver bis zur Rückführung in den Prozess
notwendig.
Ein wichtiger Baustein dieser Aufbereitung ist die
Trocknung des Pulvers. Außerdem muss eine möglichst
trockene Prozessatmosphäre im Prozessraum zuverlässig
gewährleistet werden.
Einer hocheffizienten Prozesslufttrocknung kommt eine
Schlüsselfunktion für den stabilen AM-Prozess zu.
Denn wenn die feinen metallischen Pulvermaterialien mit
Partikelgrößenverteilung im Bereich von 20 bis 40 μm
Luftfeuchte aufnehmen, werden sie für die sensiblen
SLM-Prozesse unbrauchbar, da sie dann zum Verklumpen
und Oxidieren neigen. Erst eine zuverlässig hohe Pulverqualität
ermöglicht eine reproduzierbare Bauteilqualität
unter gleichbleibenden Produktionsbedingungen.
Lufttrocknung als Teil des Lüftungskonzepts
Die Anforderungen an die Prozesslufttrocknung für
Produktionsraumumgebungen liegen dabei im Bereich
von 19 bis 22°C bei 10 bis 40% regelbarer relativer
Luftfeuchte, die je nach Auswahl der pulverförmigen
Metallmaterialien konstant gehalten werden sollte. Das
entspricht einem Taupunkt von bis zu -10 °Ctd.
44 additive April 2020

Um trockene Prozessluft mit diesen Bedingungen zu
erzeugen, reichen konventionelle Methoden wie die
Kondensation des Wasserdampfes an Kühlregistern
nicht mehr aus. Um den Restfeuchtegehalt der Luft so
weit zu reduzieren, sind somit sorptive Prozesse notwendig.
Metallpulver, die nicht von der Umgebungsatmosphäre
abgeschirmt sind, neigen sehr stark zur Feuchtigkeitsaufnahme.
Dies führt insgesamt zu einer Materialverschlechterung,
die innerhalb der 3D-Druckverfahren
kaum zu korrigieren ist und somit eine langwierige und
kostspielige Nachbearbeitung bzw. -produktion erfordert.
Daher ist der Feuchtigkeitsgehalt der Luft in der
Umgebung des Metallpulvers an jeder Stelle des Prozesses
sicherzustellen.
Blick ins
Metallpulverbett.
Bild: Solukon
Ein Hauptaspekt bei erfolgreich installierten Konzepten
in der AM-Industrie war und ist auch die Klimatisierung
und Trocknung des Aufstellungsraumes der
3D-Druckanlage. So kann sichergestellt werden, dass
das Metallpulver auch beim Umfüllen, Abfüllen, Absaugen
und sonstigen Handlingarbeiten an der Maschine
nicht mit zu hoher Luftfeuchtigkeit in Kontakt kommt
und jederzeit wiederverwendet werden kann. Zudem
kann der Druckjob auch nach Öffnung des Prozessraums
in Bezug auf die Luftfeuchtigkeit und die Pulverqualität
fortgesetzt werden.
Sorptionstechnik bietet viele Vorteile
Als besonders wirkungsvoll erweist sich hier die Verwendung
von Rotationsentfeuchtern. Dabei wird der
feuchte Luftstrom durch ein rotierendes, mit Adsorptionsmittel
beschichtetes Sorptionsrad geleitet und getrocknet.
Auf der Gegenseite wird das Rad regeneriert,
um das kontinuierliche Aufbereiten der zu trocknenden
Luft effektiv zu gewährleisten. Die Wassermoleküle in
der angesaugten Luft werden gleichzeitig mittels Desorption
kontinuierlich durch Wärme aus dem Adsorptionsmittel
herausgetrieben und als Adsorbat in einem
separaten Luftstrom aus der Anlage in die Außen-Atmosphäre
geführt.
Durch Erweiterung des Sorptionsmoduls ULT Dry-
Tec beispielsweise mit Vor- und Nachkühlern ULT Cool-
Tec V und ULT Cool-Tec N bzw. einem Nachheizer ULT
Warm-Tec können Taupunkte von bis zu -65 °Ctd und
eine beliebige Temperatur erreicht werden. Die Vor- und
Nachkühlermodule können optional mit unterschiedlichen
Filterelementen entsprechender Filterklassen ausgerüstet
werden. Derart niedrige Taupunkte sind für die
Lagerung des Metallpulvers allerdings kaum notwendig.
Einsatz eines
Sorptionstrockners bei
der Pulverlagerung.
Bild: ULT
Oberflächentechnik Entgratung Beschichtung
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BENSELER-Firmengruppe, Zeppelinstraße 28, 71706 Markgröningen
additive April 2020 45

01Anlagen
Die Prozessluft-Trocknungsanlage ULT Dry-Tec ist
ein anschlussfertiges, kompaktes modulares Gerät mit
einer sehr hohen Entfeuchtungsleistung bei gleichzeitigem
niedrigem Energiebedarf. Dazu gehören regelbare
Ventilatoren für den Prozessluftstrom und den Regenerationsluftstrom
sowie eine integrierte Wärmerückgewinnung.
Wärmerückgewinnung spart 35 % Heizleistung
Durch das effektive Wärmerückgewinnungssystem können
bis zu 35 % der Leistung zur Erhitzung des Luftstromes
im Desorptionskreislauf eingespart werden. Die
Wärme wird dabei aus dem Abluftstrom und einem Teil
der darin enthaltenen Kondensationswärme gewonnen.
Diese ansonsten ungenutzte Energie erwärmt direkt den
angesaugten Regenerationsluftstrom und trägt so zur
Energieeinsparung bei der Regeneration des Sorptionsrades
bei.
Die von ULT eingesetzten Sorptions-Rotoren sind
nicht entflammbar (Flammindex und Rauchindex = 0),
beständig gegen Korrosion und abwaschbar. Hierzu
wurde bei der Konstruktion auf eine besonders einfache
Wechselbarkeit und Wartungsfreundlichkeit geachtet.
Das ULT-Dry-Tec-Modulkonzept bietet Betreibern
die Möglichkeit, sich aus standardisierten Anlagenteilen
eine auf die Prozessanforderungen passende Anlage zur
Luftkonditionierung zusammenzustellen. Das Modulkonzept
ermöglicht außerdem auch bei limitierten
Platzverhältnissen eine flexible Einbringung und Aufstellung
kleinerer Einzelanlagenkomponenten in bestehenden
Technikräumen. Zusätzlich haben Anwender
die Möglichkeit, die zahlreichen Optionen des Konzeptes
zu nutzen, um die Anlage individuell auf ihre Bedürfnisse
anzupassen. So ist beispielsweise die Einbindung
und Steuerung der Anlage über die Gebäudeleittechnik
vor Ort für viele verschiedene Systeme verfügbar. ■
ULT AG
www.ult.de
Lufttrocknungsprozess
Lufttrocknungsprozess basierend auf dem Sorptionsverfahren. Bild: ULT
46 additive April 2020

3D-Druck für Supersport-Elektromotorräder
Prototyp eines Batteriepacks
aus Verbundmaterial
Die Energica Motor Company Spa ist der erste Hersteller
von Supersport-Elektromotorrädern made in Italy. Seit
ihrer Gründung stützt sich Energica auf die Zusammen -
arbeit mit CRP Technology, einem Unternehmen, das seit
über 25 Jahren im Bereich des professionellen
3D-Drucks mit Windform-Materialien tätig ist.
■■■■■■ Die Motorräder von Energica verfügen über
eine besonders leistungsstarke Lithium-Polymer-Batterie
(Li-NMC). Die Batterie sitzt in einer hermetischen
Hülle, die die Zellen, das Batterie-Management-System
BMS (Battery Management System) und alle zur Gewährleistung
der Fahrzeugsicherheit erforderlichen Vorrichtungen
beinhaltet.
Darüber hinaus hat Energica ein Kühlsystem der hermetischen
Hülle zur Vermeidung einer Überhitzung der
Batterien entwickelt und an seinen Motorrädern installiert.
Dank spezifischer Belüftungskanäle kann durch
diese Technologie die Belastung der Batterien reduziert
werden, mit erheblichen Vorteilen sowohl hinsichtlich
der Fahrzeugleistung als auch der Batterielebensdauer.
Um den Prototyp des Batteriepacks auch auf der
Straße zu testen, mussten die Zellenhalter jeder einzelnen
Pouch-Zelle aus einem Hochleistungsmaterial mit
sehr guten mechanischen Eigenschaften und mit einer
Technologie hergestellt werden, die den Anforderungen
von Energica entsprach. Aus diesen Gründen hat sich
Energica auf CRP Technology gestützt.
Detail des
Batteriekastens
in Vorbereitung.
Bild: CRP
Behälter für Pouch-Zellen, hergestellt von CRP Technolog
im 3D-Druck und Windform FR2 für den Prototyp eines
Batteriepacks. Kunde: Energica Motor Company. Bild: CRP
Flammhemmender und glasfaserverstärkter
Verbundwerkstoff
Nach einer eingehenden Analyse der Anforderungen
von Energica und der 3D-Dateien der Anwendung entschied
sich CRP Technology für den Einsatz der Technologie
des selektiven Lasersinterns in Kombination mit
dem Material Windform FR2, dem neuen Verbundwerkstoff
aus der Familie Windform TOP-Line, der
flammhemmend und glasfaserverstärkt ist.
Nach der eingehenden Untersuchung der Technologie
und des Materials, mit dem die Teile hergestellt werden
sollten, und der Beurteilung durch die Energica Motor
Company hat die 3D-Druckabteilung von CRP
Technology die Herstellung und Lieferung der Zellenhalter
in kurzer Zeit in Angriff genommen. Dank des
Materials Windform FR2 war es möglich, in sehr kurzer
Zeit und mit sehr guten Ergebnissen hinsichtlich der
mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften
alle von Energica geforderten Tests und Analysen
am Prototyp-Batteriepack durchzuführen. ■
www.crptechnology.com
www.windform.de
additive April 2020 47

Promotion
▶
ADDITIVE MANUFACTURING FÜR FUNKTIONSPROTOTYPEN, ERSATZTEILE UND SERIEN
3D-Druck-Dienstleister seit 1994
FKM ist 3D-Druck-Dienstleister-Pionier für Selektives Lasersintern
(SLS) und Selektives Laserschmelzen (SLM) in Europa. Seit 25 Jahren
sind die 3D-Druckexperten aus Biedenkopf Teil eines revolutionären
Umdenkprozesses. Wo früher der Werkzeug- und Formenbau
die Konstruktionsregeln bestimmte, verändert heute die Additive
Fertigung mit SLS und SLM ganze Fertigungsverfahren.
Im Metall-Bereich
setzt FKM
auf das selektive
Laserschmelzen.
Die dreizehn Anlagen
werden
über ein innovatives
Pulvermanagementsystem
versorgt.
Bild: FKM
Der Autor
Jürgen Blöcher,
Geschäftsführer,
FKM Sinter -
technik GmbH.
Mit 25 Jahren Praxiserfahrung als
spezialisierter 3D-Druck-Dienstleister
profitieren heute die Kunden
der FKM Sintertechnik von einem
auf 40 Anlagen angewachsenen
Maschinenpark, zahlreichen
vor- und nachgelagerten Dienstleistungen
sowie einem deutlichen
Wissensvorsprung für funktionsfähige,
additiv gefertigte Bauteile in
Kunststoff und Metall.
Komplexe Geometrien lassen sich
heute unmittelbar in Bauteile integrieren.
Auch für dynamische Baugruppen,
wie z.B. funktionsfähige
Greifer, benötigt man durch SLS
und SLM deutlich weniger Arbeitsschritte.
Additive Manufacturing
vereinfacht die Konstruktion,
spart Montagekosten und sichert
die Lebensdauer.
Die FKM Sintertechnik bietet von
der 3D-Druck gerechten Konstruktion
bzw. Bauteiloptimierung
bis hin zum voll funktionsfähigen
Produkt ein vollumfängliches Leistungsspektrum.
Auch eine hauseigene
Qualitätssicherung inkl. umfassendem
Prüflabor ist Teil des
FKM-Angebots.
So gewährleisten die Experten der
FKM Sintertechnik höchste und
reproduzierbare Qualität, und das
den gesamten Entstehungsprozess
entlang.
Lasersintern und
-schmelzen
FKM steht für funktionsfähige additiv
gefertigte Bauteile, die die selben
mechanischen Anforderungen
wie ein zu ersetzendes oder am Ende
der Produktentwicklung stehendes
Serienbauteil erfüllen müssen.
Aus diesem Grund setzt FKM
auf die pulverbettbasierten additive
Fertigungs-Verfahren Selektives
Lasersintern für den Kunststoff-
Bereich, sowie Selektives Laserschmelzen
für den Metall-Bereich.
Am Ende entstehen so Bauteile
oder belastbare Funktionsprototypen,
die in reproduzierbarer und
abgesicherter Qualität hergestellt
werden.
Additive Serienfertigung
Ab welcher Stückzahl rechtfertigt
sich die Investition in ein Werkzeug?
Welchen Einrichtungsaufwand
gesteht man einer Kleinserie
zu, selbst wenn die Formen und
Werkzeuge noch im Lager liegen?
Wie viel Kapital und Lagerkapazität
bindet eine Serienproduktion?
Welche Alternative bietet Additive
Manufacturing, wenn die Lieferung
schon gestern hätte erfolgen
sollen?
FKM bietet hierfür eine bedarfsorientierte
Ersatzteil- oder Serienproduktion.
Dabei produzieren die
Experten das erste wie das letzte
48 additive April 2020

Promotion
Als zuverlässiger Outsourcing
Partner steht FKM auch anderen
Herstellern zur Seite, die eigene
Lasersinter- und Laserschmelz-
Produktionsanlagen betreiben. Besonders
gefragt sind die Bieden-
Mit seinen 30
Kunststoff-Sinteranlagen
kann
FKM flexibel auf
unterschiedliche
Produktionszahlen
reagieren.
Bild: FKM
Fertigungsanlagen
Kunststoff-Fertigungsanlagen
EOS
P 3xx (5 Anlagen)
P 7xx (18 Anlagen)
P 800 (1 Anlage)
3D-Systems
HiQ HS (1 Anlage)
Farsoon
HT251P (1 Anlage)
HT403P (1 Anlage)
Metall-Fertigungsanlagen
EOS
M 270 (1 Anlage)
M 280 (2 Anlagen)
M 290 (4 Anlagen)
M 400-4 (1 Anlage)
Concept Laser
X line 2000 R (1 Anlage)
M2 Multilaser (2 Anlagen)
M2 cusing (1 Anlage)
Mlab (1 Anlage)
Teil identisch, stabil und fehlerlos.
Denn selbstverständlich unterliegen
alle Prozesse sowie insbesondere
die Fertigung einer regelmäßigen
internen und externen Kontrolle
und Auditierung. Das Einhalten
der vereinbarten Eigenschaften
überwachen die Experten
im hauseigenen Prüflabor.
Die wirtschaftliche
Make-or-Buy-Option
Bauvolumen
300 x 300 x 550 mm
660 x 365 x 550 mm
600 x 300 x 500 mm
Bauvolumen
320 x 260 x 400 mm
Bauvolumen
200 x 200 x 300 mm
375 x 375 x 539 mm
Bauvolumen
250 x 250 x 210 mm
250 x 250 x 310 mm
250 x 250 x 310 mm
400 x 400 x 400 mm
Bauvolumen
400 x 800 x 500 mm
250 x 250 x 280 mm
250 x 250 x 280 mm
90 x 90 x 80 mm
kopfer wenn es zum Beispiel um
besonders knifflige Bauteile geht,
die Spezialwissen und viel Erfahrung
fordern.
Outsourcing per SLS und SLM
rechnet sich natürlich, auch wenn
es um das Abfedern von Auftragsspitzen
geht. Dabei erlauben die
Flexibilität und die Kapazitäten
auch eine spontane Annahme großer
Produktionsaufträge.
Insgesamt werden bei FKM auf
den 40 Maschinen über 8000 Aufträge
pro Jahr realisiert. Die intelligent
gesteuerte Projektplanung
erlaubt selbst in komplizierten
Sonderfällen schnelle Reaktionszeiten,
Transparenz und 100%ige
Liefer- und Termintreue.
Manche Produkte erfordern ein
besonderes Finish. Angefangen
beim Polieren, Färben, Lackieren
und Beschichten der Oberfläche
bis hin zur Montage von Baugruppen.
FKM erfüllt optional jede
technisch machbare Veredelungsaufgabe.
Indivduelle Farbwünsche werden
z. B. durch abriebfestes Färben des
vorgegebenen Farbtons erreicht –
nach Geschmack, nach Endkundenwunsch
oder nach Corporate
Design.
Messen – Prüfen –
Scannen
Für die additive Fertigung etablieren
sich immer mehr einheitliche
Standards und fixe Qualitätsanforderungen.
FKM trägt dem mit dem
im Jahr 2014 eingerichteten Prüflabor
Rechnung. Durch die Überprüfung
der Pulverqualität und
der Anlagenstabilität sowie mit
der Durchführung von Zugversuchen,
Dichteprüfungen, Porositätsmessungen
sowie Bauteilprüfungen
mit Scanner und mittels CT
kann eine gleichbleibende Qualität
der Rohstoffe, der Fertigungsanlagen
und der Bauteile sichergestellt
werden.
Durch das so geschaffene
Knowhow in der Mess- und Prüftechnik
können auch defekte Kunden-Bauteile
digitalisiert werden
um diese dann in einem der
17 Kunststoff- oder Metall-Werkstoffe
als Neuanfertigung zu
■
drucken.
FKM Sintertechnik GmbH
www.fkm.net
Kunststoff- und Metall-Lasersintern im Fokus
Die FKM Sintertechnik GmbH hat ihren Firmensitz in Biedenkopf
in Hessen. Das Unternehmen wurde 1994 als Entwicklungsdienstleister
gegründet und entwickelte sich rasch zum Spezialisten
auf dem Gebiet des Kunststoff- und Metall-Lasersinterns.
Firmengründer und Geschäftsführer sind Jürgen Blöcher und
Harald Henkel.
Das mittelständische Unternehmen beschäftigt derzeit 45 Mitarbeiter
und zählt zu den führenden Herstellern der 3D-Printing-
Branche. Es ist Entwicklungspartner und Zulieferer zahlreicher
namhafter Kunden aus Automobilbau und Konsumgüter-Industrie.
2015 nahm FKM Sintertechnik ein neues Werk mit
inzwischen über 3500 qm Produktionsfläche in
Betrieb. Bild: FKM
additive April 2020 49

02 Digitalisierung
3D-Druck: Montagevorrichtungen automatisiert erstellen
Audi setzt auf eigene
3D-Konstruktionssoftware
Das hauseigene Audi-3D-Druck-Team hat gemeinsam
mit dem Berliner Unternehmen Trinckle eine Konstruktionssoftware
entwickelt. Das Ziel: Jeder Mitarbeiter, der
eine Arbeitshilfe aus dem 3D-Drucker braucht, soll diese
künftig ohne große Vorkenntnisse selbst konstruieren
können.
Das hauseigene Team
aus 3D-Druck-Spezialisten
in den Böllinger Höfen
hat gemeinsam mit
dem Berliner Unternehmen
Trinckle eine innovative
Konstruktionssoftware
entwickelt. Im
Bild: Waldemar Hirsch
(rechts) und Hasan-Cem
Gülaylar aus dem
3D-Druck-Team bei
Audi. Bild: Audi
Bei der Montage müssen alle Bauteile exakt
zueinander ausgerichtet sein. Ohne eine
dritte Hand, also einen helfenden Kollegen,
ging das bislang nicht. Die selbst konstruierte
Vormontagevorrichtung mit integriertem
Spanner hält alle Bauteile in der exakten Position.
Die eingesetzten Materialien sind auf unterschiedliche
Anforderungen ausgerichtet
und genügen höchsten Ansprüchen. Zusätzlich
zu den besonders stabilen Arbeitshilfen
mit Glasfaseranteil kommen auch sogenannte
ESD-Materialien (electrostatic
discharge) aus dem 3D-Drucker. Sie sind besonders
leitfähig und werden daher für elektrisch
sensible Bauteile eingesetzt.
Konstruktionssoftware als Teil der Smart
Factory
■■■■■■ Die neu konzipierte Software ersetzt
den aufwendigen Prozess, Modelle
händisch in CAD-Programmen zu modellieren,
und sorgt dadurch für schnellere Abläufe.
Mit ihrem Einsatz verringert sich die Zeit
für die Konstruktion von Hilfsmitteln um
80 Prozent. „Mit unserer Software ist es
möglich, Vormontagevorrichtungen nahezu
automatisiert zu erstellen. Dadurch können
wir benötigte Arbeitshilfen schnell und flexibel
umsetzen und auch auf individuelle
Anforderungen der Planer oder Kollegen an
der Linie reagieren“, erklärt Projektleiter
Waldemar Hirsch, Kopf des Expertenteams
für 3D-Druck im Anlauf- und Analysezentrum
in den Audi Böllinger Höfen. Die Software
ist dabei exakt auf die Bedürfnisse von
Audi abgestimmt und gleichzeitig ein Baustein
für die Digitalisierung der Produktion
am Standort.
3D-Druck für den Audi e-tron
Im Falle des Audi e-tron GT, der ab Ende
2020 gemeinsam mit dem Audi R8 in den
Böllinger Höfen vom Band fahren wird, arbeiten
die 3D-Druck-Experten eng mit den
Kollegen der Prozess- und Montageplanung
sowie der Vorserienfertigung zusammen.
Schon jetzt optimieren sie die Montagehilfen
für die neuen Arbeitsabläufe. „Durch
die gemeinsame Konzeption in einer frühen
Phase verschieben sich auch die Optimierungsschleifen
nach vorne. Zum Start der
Produktion des e-tron GT werden so bereits
alle Hilfswerkzeuge vorhanden und auf die
genauen Anforderungen abgestimmt sein“,
so Hirsch.
Eine der 3D-gedruckten Arbeitshilfen
kommt in der Vormontage von Klimakompressoren
sowie Kühlleitungen zum Einsatz.
Neben den positiven Auswirkungen im operativen
Bereich sind die Entwicklung sowie
der Einsatz der Software weitere große
Schritte innerhalb der digitalen Transformation
des Unternehmens und zeigen die aktive
Wandlung unterschiedlichster Produktionsbereiche
hin zur Smart Factory. Noch
wird die browserbasierte und lokal gespeicherte
Software vor allem innerhalb der Audi
Sport GmbH in den Böllinger Höfen eingesetzt,
doch ein konzernweiter Einsatz ist
angedacht. Über einen markenübergreifenden,
regelmäßigen Austausch profitiert der
gesamte Volkswagen-Konzern schon jetzt
von der Expertise am Standort Neckarsulm.
Die Konstruktionssoftware ist nicht die erste
Entwicklung aus dem Kompetenzcenter
3D-Druck: Eine Software zur intelligenten
Verwaltung von 3D-Druckaufträgen, ebenfalls
„made in Neckarsulm“ ist bereits heute
bei Audi im Einsatz.
■
Audi AG
www.audi.de
50 additive April 2020

Werkstoffe 03
Formlabs stellt Neukategorisierung der Materialien vor
E-Modul gleich mit im Namen
■■■■■■ Formlabs führt eine neue Kategorisierung
seiner Materialbibliothek ein:
die Materialfamilien. Die erste Materialfamilie
ist die der Kunstharze Tough und Durable.
Es handelt sich dabei um die robustesten,
funktionalsten und dynamischsten Materialien
von Formlabs. Sie halten wiederholter
Kompression, Dehnung, Biegung und
Stoßbelastung stand und lassen sich leicht
dehnen, ohne zu brechen.
Gleichzeitig stellt Formlabs zwei neue
Materialien vor: Tough 1500 Resin und
Tough 2000 Resin.
Tough 1500 Resin ist das widerstandsfähigste
Material in der Materialfamilie Tough
und Durable. Tough 1500 Resin kann zur
Herstellung von steifen und biegsamen Teilen
verwendet werden, die sich unter zyklischer
Belastung schnell biegen und zurückfedern.
Dieses Material eignet sich ideal für
funktionsfähige Prototypen, Vorrichtungen
und Verbindungen, die kurzzeitig durchgebogen
werden. Es simuliert die Steifigkeit
und Festigkeit von Polypropylenteilen. Die
Zahl „1500“ in Tough 1500 Resin steht für
den Zugmodul in MPa des Materials.
Außerdem stellt Formlabs das Tough
2000 Resin vor. Es ist eine Neuformulierung
des beliebten Tough Resins. Tough 2000 Resin
ist das stärkste und steifste Material in
der Materialfamilie der Kunstharze Tough
und Durable. Es eignet sich besonders für
die Herstellung von Prototypen starker und
robuster Teile, die schwer zu biegen sind.
Auch bei Tough 2000 Resin steht die Zahl
„2000“ für den Zugmodul in MPa des Materials,
damit ähnelt es ABS am meisten in
Sachen Steifigkeit und Festigkeit.
Tough 2000 Resin ist das stärkste und steifste
Material in der Materialfamilie der Kunstharze
Tough und Durable. Bild: Formlabs
Im Rahmen der Neuformulierung und
Entwicklung neuer technischer Materialien
wird Formlabs zu der Namenskonvention
„Adjektiv + Nummer“ übergehen. ■
Formlabs GmbH
www.formlabs.com
Forschungsprojekt „CustoMat_3D“
Crashsichere
Aluminiumlegierung
■■■■■■ Die EDAG Group hat im Rahmen
des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts
„CustoMat_3D“ gemeinsam mit
acht Projektpartnern eine Aluminiumlegierung
für den Einsatz im Fahrzeug entwickelt,
die in der Lage ist, sowohl höhere Festigkeiten
als auch höhere Bruchdehnungen bereitzustellen.
Letzteres ist insbesondere für den
Fall eines Crashs von großer Bedeutung.
Die neu erforschte Legierung kann verwendet
werden, um stark gewichtsreduzierte
Komponenten im Fahrzeug zu etablieren.
Das Besondere an der Legierung ist ihre Vielseitigkeit:
Aus einer einzigen Legierung kann
ein sehr breites Eigenschaftsspektrum erzeugt
werden. Diese Eigenschaften können dabei
anhand einer nachgelagerten Wärmebehandlung
flexibel eingestellt werden. Aus den ermittelten
Werkstoffkennwerten wurden Materialkarten
erzeugt, die in einer Strukturop-
timierung mit der Software Altair Opti-
Struct verwendet wurden, um das Gewicht
von Bauteilen bei gleicher Leistungsfähigkeit
zu senken. Besonders ist hierbei, dass auch
die Anforderungen aus dem additiven Fertigungsprozess
wie die Bauteilausrichtung berücksichtigt
werden können.
Ausgewählt wurden Bauteile aus verschiedenen
Bereichen des Fahrzeugs. Sowohl bei
dem dynamisch hochbelasteten Radträger als
auch bei einem komplexen Bauteil mit hohen
Steifigkeitsanforderungen aus dem Bereich
des Radkastens konnte eine effektive Gewichtseinsparung
realisiert werden. Diese lag
mit teils über 30 % oberhalb des erwarteten
Potenzials. Aufgrund des additiven Fertigungsprozesses
kann hier das Bauteil über
ein Laststufenmodell gezielt an die Anforderungen
des jeweiligen Fahrzeugs angepasst
werden.
Die EDAG Group hat im Rahmen des vom BMBF
geförderten Forschungs projekts „CustoMat_3D“
gemeinsam mit acht Projektpartnern eine
crashsichere Aluminiumlegierung für den Einsatz im
Fahrzeug entwickelt. Bild: EDAG
Weiterhin wurden auch Hybridprozesse
wie Laserauftragsschweißen sowie Fügeverfahren
mit dem neu entwickelten Werkstoff
untersucht.
Die Legierung wird unter dem Markennamen
Custalloy in wenigen Monaten konventionell
verfügbar sein.
■
EDAG Engineering GmbH
www.edag-engineering.de
additive April 2020 51

Promotion
▶
DIGITALISIERUNG UND 3D-DRUCK
Produktionsabläufe mit
3D-Druckern transformieren
Leistungsstarke Desktop-3D-Drucker, wie die von Formlabs, ermöglichen
es Herstellern schon heute hochpräzise, spezifische Teile
in kürzester Zeit vor Ort zu drucken, Arbeitsabläufe zu beschleunigen
und zu vereinfachen. Um 3D-Druck effektiv in Produktionsketten
einzubinden ist dabei nicht nur die Druckqualität, sondern auch
die Digitalisierung der Prozesse entscheidend.
Das Advanced
Manufacturing
Research Centers
(AMRC) der
Universität Sheffield
fertigte
durch den Einsatz
einer vernetzten
3D-Fertigungsstation
500 spezifische
Bohrkappen für
ein Airbus-Projekt
innerhalb
von nur zwei Tagen.
Bild: Formlabs
Der Autor
Stefan Holländer,
Managing
Director EMEA,
Formlabs GmbH.
Fertigungsprozesse im Maschinenbau
sind häufig komplex sowie
äußerst arbeits- und zeitaufwändig.
Teilprozesse müssen ausgelagert
werden. Mehrfache, häufig
langwierige Iterationen gehören
meist zum Alltag.
Innovative 3D-Desktop-Technologien
und -Materialien bieten hier
eine Reihe neuer Möglichkeiten.
Ideen können sofort umgesetzt,
Prototypen je nach Größe innerhalb
weniger Stunden oder sogar
Minuten vor Ort gedruckt sowie
getestet und bei Bedarf sofort angepasst
werden. Aber auch über
den Prototypenbau hinaus bietet
der 3D-Druck eine Vielzahl von
Möglichkeiten für den Maschinenbau,
bis hin zum Druck fertiger,
präziser, finaler Teile von höchster
Qualität direkt vor Ort.
Digitalisierung effizient
nutzen
Dabei ist nicht nur die Technologie
an sich, sondern auch die Digita -
lisierung und intelligente Ver -
netzung der Prozesse entscheidend,
um eine reibungslose Integration
in die eigenen unternehmensinternen
Arbeitsabläufe zu
garantieren. So ermöglicht die
Kombination mehrerer individueller
Druckereinheiten zu einer Fertigungsstation
eine effiziente, skalierbare
und modulare Produktion
vor Ort.
Durch den modularen Aufbau
kann die Kapazität der Fertigungsstation
jederzeit individuell an den
Bedarf der eigenen Produktion,
Veränderungen in der Nachfrage,
des Marktes oder das Wachstum
des eigenen Betriebs angepasst
werden, indem zusätzliche Druckereinheiten
ergänzt werden, sodass
die einzelnen Druckereinheiten
möglichst optimal ausgelastet
sind. Einzelne Drucker können da-
52 additive April 2020

Promotion
rüber hinaus bei Defekt sofort und
auch im laufenden Betrieb aus -
getauscht werden. Wartezeiten für
Reparaturen können so verkürzt
und längere Ausfälle innerhalb
der Produktionskette vermieden
werden.
Die komplette Skalierbarkeit ermöglicht
es, durch vergleichsweise
geringe Einstiegskosten, auch kleineren
Betrieben von den Vorteilen
des 3D-Drucks zu profitieren.
Hinzu kommen ein deutlich geringerer
Platzbedarf sowie eine einfachere
Handhabung und Installation
im Vergleich zu teuren, großen
Industriedruckern. Weitere Aspekte
einer solchen Vernetzung mehrerer
einzelner Drucker: die Möglichkeit
Teile parallel in unterschiedlichen
Materialien zu drucken,
auch kleinere Stückzahlen
ohne zusätzlichen Mehraufwand
oder exorbitant hohe Kosten zu
fertigen und schnellere Produktionszyklen.
Es ist nicht länger zwingend nötig,
zwischen Beschränkungen durch
bestimmte Mindeststückzahlen externer
Dienstleister oder aufwendigen
Fertigungsprozessen per Hand
zu wählen. Spezifische Anforderungen
oder Kundenwünsche können
problemlos umgesetzt und individuelle
Teile, ohne auf die Vorteile
der Massenproduktion verzichten
zu müssen, innerhalb kürzester
Zeit präzise vor Ort gefertigt
werden.
Mit digitalen Workflows
zur Massenproduktion
Auch große Stückzahlen können
innerhalb kürzester Zeit vor Ort
3D-gedruckt, bei Bedarf sofort angepasst
oder individualisiert und
so zeitliche Engpässe gelöst werden.
Wochenlange Wartezeiten auf
Teile von externen Dienstleistern
sowie damit einhergehende Verzögerungen
im Produktionsablauf
und Kosten, gehören der Vergangenheit
an.
So waren die Ingenieure des Advanced
Manufacturing Research
Bild: Formlabs
Eine vernetzte
3D-Fertigungsstation
ermöglicht
dem Möbelhersteller
Ashley
Furniture die
Fertigung seiner
Komponenten
nach Bedarf –
innerhalb weniger
Stunden vor
Ort.
Centers (AMRC) der Universität
Sheffield durch den Einsatz einer
vernetzten 3D-Fertigungsstation
aus mehreren hochleistungsfähigen
Desktop-3D-Druckern in der
Lage 500 spezifische Bohrkappen
für ein Projekt von Airbus innerhalb
von nur zwei Tagen anzufertigen.
Während beim Spritzgießverfahren
für jedes Teil eine neue
Form erstellt werden muss, lassen
sich die Abmessungen im virtuellen
Design schnell anpassen und
sofort vor Ort additiv fertigen.
Einen ähnlichen Anwendungsfall
zeigt der Möbelhersteller Ashley
Furniture. Noch bis vor wenigen
Jahren bezog Ashley Furniture seine
Führungsstifte extern und unterwarf
sich dabei einer Mindestbestellung
von 1200 Stück. Dabei
benötigte das Unternehmen meist
deutlich kleinere Stückzahlen. Der
Einsatz einer vernetzten 3D-Fertigungsstation
erlaubte ihnen ihre
benötigten Komponenten nach Bedarf
und in enger Abstimmung mit
der Designabteilung innerhalb weniger
Stunden vor Ort zu drucken.
Dies ermöglichte ihnen nicht nur
eine flexiblere und günstigere Produktion,
sondern auch ein schnelleres
und unabhängiges Arbeiten.
Oftmals wochenlange Vorlaufund
Lieferzeiten externer Dienstleister
entfielen. Durch die Möglichkeit,
Teile innerhalb kürzester
Zeit nach Bedarf zu drucken, wird
zudem weniger Lagerfläche benötigt,
da eventuell benötigte Teile
nicht mehr in großer Stückzahl auf
Vorrat gehalten werden müssen.
Spezielle Anforderungen
individuell lösen
Ein weiterer Einsatzbereich ist die
Fertigung individueller Lösungen,
wie sie beispielsweise in der Zahnmedizin
benötigt werden. Neue
3D-Druck-Technologien und -Materialien
ermöglichen die Herstellung
neuer Formen und individueller
Lösungen, die mit konventionellen
Verfahren gar nicht oder
nur äußerst aufwendig möglich
wären. Statt in aufwendiger Handarbeit
oder mit teuren externen
3D-Industriedruckern können spezifische,
individuelle Lösungen wie
Prothesen und transparente Aligner
so in kürzester Zeit und zu einem
Bruchteil der Kosten gedruckt
werden.
Auch Gillette konnte mithilfe des
digitalen Workflows den individuellen
Wünschen seiner Kunden gerecht
werden. Kunden konnten
online ihren individuellen Rasiergriff
nach eigenen Wünschen gestalten
und bestellen. Durch die
Zusammenarbeit mit Formlabs
konnten die individualisierten Rasiergriffe
schnell und kostengünstig
gefertigt werden. Ohne den digitalen
Workflow wäre dieser
Kundenservice gar nicht möglich
■
gewesen.
Formlabs GmbH
www.formlabs.com/de
additive April 2020 53

04 Post-Processing
Post-Processing additiv gefertigter Bauteile
Konturnahe Kühlkanäle
automatisiert bearbeiten
Additive Manufacturing ermöglicht die Integration konturnaher
Kühlkanäle in Bauteile. Für die automatisierte Nachbearbeitung der
Innenflächen dieser Kanäle führte das Politecnico Milano zusammen
mit Rösler Italiana eine Untersuchung mit den Verfahren Gleitschleifen,
Sandstrahlen sowie chemisch unterstütztes Gleitschleifen
durch. Die Ergebnisse zeigen, dass mit allen drei Verfahren eine
deutliche Verbesserung der Oberflächenqualität erzielt wird.
■■■■■■ Mit Additive Manufacturing (AM) lassen
sich Bauteile mit komplexer Formgebung, integrierten
Funktionen und konturnahen Kühlkanälen fertigen.
Diese Eigenschaften sind unter anderem für den Werkzeugbau,
die Hydraulik sowie die Luft- und Raumfahrt
von großem Interesse. Gerade im Werkzeugbau bietet
die Integration von Kühlkanälen Vorteile, denn Temperaturschwankungen,
beispielsweise während des Kühlzyklus,
erhöhen die Gefahr, dass sich Teile verziehen.
Darüber hinaus lassen sich die Kühlzykluszeiten durch
eine konturnahe Kühlung deutlich reduzieren.
Für die Herstellung von Teilen im Werkzeugbau eignet
sich insbesondere das Selektive Laser Melting
(SLM). Durch das selektive Aufschmelzen der Pulverschichten
mit einem Laserstrahl entsteht ein verfestigtes
und nahezu dichtes Werkstück. Herausforderungen liegen
jedoch einerseits in der Entfernung von Pulveranhaftungen
aus den Kühlkanälen, andererseits in der verfahrensbedingten
rauen Oberfläche der Teile, die R a
-
Werte zwischen 10 und 20 μm aufweist. Sowohl die hohe
Oberflächenrauheit als auch die Ablagerungen in den
Chemisch unterstütztes Gleitschleifen
Die Oberflächen-Morphologie der Innenkanal-Oberflächen und das korrespondierende Rauheitsprofil zeigen, dass mit dem chemisch unterstützten Gleitschleifen die besten Ergebnisse
erzielt werden. Bild: Rösler Italiana
54 additive April 2020

Besonders im
Werkzeugbau reduziert
eine konturnahe
Kühlung die Kühl -
zykluszeiten und
verhindert Teileverzug
durch Temperatur-
schwankungen.
Bild: Rösler Oberflächentechnik
Kanälen beeinträchtigen die Funktionalität der Bauteile
– Reibungsverluste und Turbulenzen, Druckabfälle im
System, gelöste Partikel, die andere Geräte beschädigen
können. Da die Innenflächen komplexer Bauteile mit integrierten
Kavitäten durch eine konventionelle Bearbeitung
nicht erreicht werden können, sind hier neue
Nachbehandlungsverfahren erforderlich. Die Wahl des
richtigen Verfahrens für die Oberflächenbehandlung hat
damit entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer der
Komponente und die Effizienz des Systems.
Eine Alternative zur Bearbeitung der Außen- und Innenflächen
additiv gefertigter Bauteile stellt die Gleitschlifftechnik
dar. In diesem Prozess werden die Werkstücke
in einer Gleitschliffanlage in speziell abgestimmten
Medien und Compounds eingetaucht. Die Vibration
des Arbeitsbehälters führt zu einer kreisförmigen Bewegung
der Werkstücke, gleichzeitig werden die Oberflächen
der Teile durch die Medien geschliffen und so die
gewünschte Oberflächenqualität hergestellt.
Die Ergebnisse zeigen eine große Ähnlichkeit zwischen
Gleitschleifen und Sandstrahlen. Mit beiden Ansätzen
wurden die Rauheitsspitzen zuverlässig beseitigt
und ein vergleichbares Rauheitsprofil erreicht. Die besten
Ergebnisse wurden mit dem chemisch unterstützten
Gleitschleifen erzielt. Die Teile wiesen die glatteste
Oberfläche sowie das beste Rauheitsprofil auf. Mit diesem
Verfahren wurden mit R a
-Werten von 0,7 μm die
niedrigsten Rauheitswerte in kürzester Zeit erreicht.
Festgestellt wurde auch, dass die endgültigen Rauheitswerte
im vertikalen und horizontalen Kanal sehr ähnlich
sind.
Die Weiterentwicklung
der M3 ermöglicht
eine automatisierte
Nachbearbeitung
additiv gefertigter
Bauteile, auch in schwer
zugänglichen Werkstückbereichen,
die
bisher nicht oder nur
mit einem sehr hohen
manuellen Aufwand
bearbeitet werden
konnten.
Bild: Rösler Oberflächentechnik
Effiziente Bearbeitung der Innenkanaloberflächen
Um verschiedene Verfahren, unter anderem die Gleitschlifftechnik,
zur Bearbeitung der Außen- und Innenflächen
additiv hergestellter Werkstücke bewerten zu
können, führten die Fachbereiche Maschinenbau und
Chemische Verfahrenstechnik des Politecnico Milano
zusammen mit Rösler Italiana S.r.l. eine Studie durch.
Dafür erfolgten Untersuchungen von Teilen mit verschiedenen
Geometrien und Innenkanälen mit unterschiedlichen
Durchmessern (3; 5; 7,5 und 10 mm) mit
den Bearbeitungsansätzen Gleitschleifen, Sandstrahlen
sowie chemisch unterstütztes Gleitschleifen.
additive April 2020 55

04 Post-Processing
Insgesamt wurde die Wirksamkeit der Gleitschlifftechnik
auf den inneren Kanaloberflächen ohne Änderung
der Kanalform bestätigt. Die Analysen zeigten,
dass die behandelten Oberflächen frei von Spritzern und
losen Pulvern waren. Mit allen drei Verfahren wurde eine
Verbesserung der Rauheitswerte in den innenliegenden
Kanälen erzielt, wobei das chemisch unterstützte
Gleitschleifen sowohl vom Ergebnis als auch dem Zeitaufwand
am effektivsten war.
Vollautomatische Bearbeitung in einer Maschine
Durchgeführt wurden die Untersuchungen auf einer
Weiterentwicklung des Anlagentyps M3 von AM Solutions.
Dabei handelt es sich um eine Marke der Rösler-
Gruppe, die sich unter anderem auf das Post Processing
3D-gedruckter Teile spezialisiert hat und entsprechende
Maschinenlösungen anbietet. Diese decken vom Auspacken,
Entpulvern, Entfernen von Stützstrukturen, Homogenisieren
bzw. Glätten der Oberfläche, (Hochglanz-)Polieren
und der Oberflächenvorbereitung, z. B.
für eine nachfolgende Beschichtung, das gesamte Spektrum
der Nachbearbeitung additiv gefertigter Teile ab.
Die Weiterentwicklung der bestehenden M3-Anlage
ermöglicht es, zukünftig nicht nur Innenkanäle effektiv
und gezielt zu bearbeiten, sondern sie ist gleichzeitig das
erste vollautomatisierte System für die prozesssichere
Bearbeitung additiv gefertigter Bauteile ohne manuellen
Aufwand. Das Teilehandling für die Ein- und Ausgabe
der Bauteile kann mit einem Roboterarm ebenfalls automatisiert
werden. Die genau angepasste Dosierung
von Schleifmedium und Compound in die Anlage erfolgt
automatisch über ein Befüllsystem ebenso wie der
Start des Prozesses. Angepasst an die Oberflächenanforderungen
können mehrere Schleif- und Polierprozesse
nacheinander geschaltet durchgeführt werden. Nach der
automatischen Entleerung der Verfahrensmittel aus dem
Arbeitsbehälter wird das Bauteil ausgespannt. Falls erforderlich,
kann optional ein Reinigungs- und Trockenprozess
ebenfalls automatisiert erfolgen. Das Teilehandling
dafür lässt sich ebenso wie für die Übergabe an den
nachfolgenden Prozess automatisieren. Die Anlagensteuerung
ermöglicht, mehrere teilespezifische Bearbeitungsprogramme
zu hinterlegen. Die an unterschiedliche
Teile angepassten Prozessparameter werden einfach
mit einem Tastendruck oder einer Werkstückerkennung
ausgewählt.
Die automatisierte Nachbearbeitung additiv gefertigter
Bauteile – auch in schwer zugänglichen Werkstückbereichen,
die bisher nicht oder nur mit einem sehr hohen
manuellen Aufwand bearbeitet werden konnten –
ermöglicht erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen
und führt somit zu einer deutlich erhöhten Wirtschaftlichkeit.
■
Rösler Oberflächentechnik GmbH
www.rosler.com
Endgültige Rauheitswerte
Bei allen drei Bearbeitungsansätzen sind die endgültigen Rauheitswerte in vertikaler und horizontaler Richtung des Innenkanals sehr ähnlich. Bild: Rösler Italiana
56 additive April 2020

Forschung05
Zehn Millionen Voxel pro Sekunde
KIT: Schnellster hochpräziser
3D-Drucker
3D-Drucker, die im Millimeterbereich und größer drucken,
finden derzeit Eingang in die unterschiedlichsten
industriellen Produktionsprozesse. Forscher des Karlsruher
Instituts für Technologie (KIT) haben ein System entwickelt,
mit dem sich in bisher noch nicht erreichter Geschwindigkeit
hochpräzise, zentimetergroße Objekte mit
submikrometergroßen Details drucken lassen.
■■■■■■ Um nicht nur die Geschwindigkeit,
sondern auch die Zuverlässigkeit ihres
Aufbaus zu demonstrieren, haben die Forscherinnen
und Forscher eine 60 Kubikmillimeter
große Gitterstruktur mit Details bis
in den Mikrometermaßstab gedruckt, die
mehr als 300 Milliarden Voxel enthält. (Ein
Voxel ist das dreidimensionale Analogon
des Pixels im 2D-Druck). „Mit dem Druck
dieses Metamaterials schlagen wir den
Rekord, der bei 3D-gedruckten Flugzeug -
flügeln erreicht wurde, um Längen – ein
neuer Weltrekord“, erklärt Professor Martin
Wegener, Sprecher des Exzellenzclusters
„3D Matter Made to Order“ (3DMM2O),
in dessen Rahmen das System entwickelt
wurde.
Hochpräzise filigrane Strukturen
Bei dieser Art von 3D-Druck durchfährt der
Lichtfleck eines Lasers computergesteuert
einen flüssigen Fotolack. Nur das Material
im Brennpunkt des Lasers wird dabei belichtet
und ausgehärtet. „Die Brennpunkte
entsprechen den Düsen beim Tintenstrahldrucker,
mit dem Unterschied, dass sie dreidimensional
arbeiten“, sagt Vincent Hahn,
Erstautor der Publikation. So entstehen
hochpräzise filigrane Strukturen für verschiedene
Einsatzbereiche wie Optik und
Photonik, Materialwissenschaften, Biotechnologie
oder Sicherheitstechnik.
Das Metamaterial, das
mit dem neuen System
gedruckt wurde, besteht
aus einer komplexen
dreidimensionalen
Gitterstruktur im
Mikrometermaßstab.
Bild: Vincent Hahn, KIT
Typischerweise konnte man bisher mit einem
einzigen Laserlichtfleck einige Hundert
Tausend Voxel pro Sekunde erzeugen. Er
war damit fast hundertmal langsamer als
grafische Tintenstrahldrucker. Dieser Umstand
hat bislang viele Anwendungen behindert.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler
des KIT und der Queensland University
of Technology (QUT) in Brisbane/
Australien haben nun innerhalb des Exzellenzclusters
3DMM2O ein neues System
entwickelt.
Laserstrahl wird in neun Teilstrahlen
aufgeteilt
Mit einer speziellen Optik wird der Laserstrahl
in neun Teilstrahlen aufgeteilt, die jeweils
in einen Brennpunkt gebündelt werden.
Alle neun Teilstrahlen können parallel
verwendet und inzwischen, dank verbesserter
elektronischer Ansteuerung, auch deutlich
schneller als zuvor präzise verfahren
werden. Mit einigen weiteren technischen
Verbesserungen kommen die Forscher im
3D-Druck so auf Druckgeschwindigkeiten
von etwa zehn Millionen Voxel pro Sekunde
und sind damit nun gleichauf mit grafischen
2D-Tintenstrahldruckern. Dennoch geht die
Forschung und Entwicklung am KIT mit
Hochdruck weiter. „Schließlich will man
mit 3D-Druckern nicht nur das Pendant eines
Blattes, sondern dicke Bücher ausdrucken“,
so Hahn. Hierzu seien insbesondere
auch Fortschritte in der Chemie erforderlich,
beispielsweise müssten empfindlichere
Fotolacke entwickelt werden, um mit der
gleichen Laserleistung noch mehr Brennpunkte
erzeugen zu können.
■
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
www.materials.kit.edu/index.php
additive April 2020 57

Inserentenverzeichnis
3D Systems GmbH Deutschland-Zentrale,
Mörfelden-Walldorf ..................................15
FKM Sintertechnik GmbH, Biedenkopf .......7,48–49
Formlabs GmbH, Berlin ......................59,52–53
Benseler Holding GmbH + Co. KG,
Markgröningen .......................................45
CADS Additive GmbH, A-Perg .......................29
encee CAD/CAM-Systeme GmbH Büro
Oberpfalz, Kümmersbruck ....................2,20–21
ExOne GmbH, Gersthofen ............................39
Ihr Kontakt in die
Anzeigenabteilung
Verena Benz
0711–7594332
Landesmesse Stuttgart GmbH, Stuttgart .............5
Peter Lehmann AG Werkzeug- u. Apparatebau,
CH-BÄRAU I.E. .......................................41
Messe Erfurt GmbH, Erfurt ...........................60
ISSN 0343–043X
Herausgeberin: Katja Kohlhammer
Verlag:
Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH
Ernst-Mey-Straße 8, 70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany
Geschäftsführer: Peter Dilger
Verlagsleiter: Peter Dilger
Chefredakteur:
Dipl.-Ing. (FH) Holger Röhr (hr), Phone +49 711 7594–389
Stellv. Chefredakteur: Frederick Rindle (fr), Phone +49 711 7594–539
Redaktion:
Dr. Frank-Michael Kieß (fm), Phone +49 711 7594–241
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Vorschau auf die nächste additive
Vom 15. bis 19.09.2020 findet die AMB – Internationale
Ausstellung für Metallbearbeitung in Stuttgart
statt. In unserer Ausgabe 03/2020 stellen wir Ihnen
vorab die 3D-Druck-Highlights der AMB vor. Zudem
zeigen wir Ihnen, worin die Vorteile von Hybridmaschinen
liegen und wie man additiv gefertigte Bauteile
am besten bearbeitet.
Die Ausgabe 03/2020 der additive erscheint am
21. August.
Gekennzeichnete Artikel stellen die Meinung des Autors, nicht unbedingt
die der Redaktion dar. Für unverlangt eingesandte Manuskripte keine
Gewähr. Alle in additive erscheinenden Beiträge sind urheberrechtlich geschützt.
Alle Rechte, auch Übersetzungen, vorbehalten. Reproduktionen,
gleich welcher Art, nur mit schriftlicher Genehmigung des Verlages.
Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.
Druck: Konradin Druck GmbH, Leinfelden-Echterdingen
Printed in Germany
© 2020 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,
Leinfelden-Echterdingen
Die AMB findet vom 15. bis zum 19.09.2020 in Stuttgart statt.
Bild: Messe Stuttgart
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Bleiben Sie gesund.
Wir freuen uns in
2021 auf Sie!
04-06 May
2021
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