additive 03.2021

www.additive.industrie.de | € 18,50
03-2021
Fokus Additive Medizintechnik Seite 12
Anwendung Robotertechnik aus dem 3D-Drucker Seite 18
Werkzeugmaschinenhersteller DMG Mori setzt auf additive Fertigung Seite 34
24.
Anwender forum
Additive
Produktions -
technologie
Seite 21

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Inhalt 03-2021
Toyota Gazoo Racing fertigt
mit dem neuen SLA-Harz von
3D Systems besonders große
und komplexe Bauteile.
Bild: Toyota Gazoo Racing
32
Additive Medizintechnik
12 Additive Fertigung ermöglicht zahlreiche individuelle
Medizinprodukte
15 Zahnersatz automatisch 3D-drucken
16 Additiv gefertigte Fußorthesen sorgen für eine
optimale Behandlung
17 Maßgeschneiderte orthopädische Schuhleisten über
Nacht drucken
PROJEKT DES MONATS
18 Boehringer Ingelheim Pharma nutzt die additive
Fertigung vom Metallbau bis hin zur Robotertechnik
02 Anlagen
32 Toyota fliegt auf neues Acrylharz für die
Stereo lithografie
34 3D-Druck ermöglicht beim Werkzeugmaschinenhersteller
DMG Mori revolutionäre Konstruktionen
36 Zubehörteile für Miele werden in einem dezentralen
Produktionsnetzwerk gefertigt
Automatisierung
44 Automatisiertes Entpulvern für das Metal Binder
Jetting
46 Nullpunktspannsystem beschleunigt die Produktion
Forschung
48 Fraunhofer IPA, Arburg und Balluff drucken
individualisierte Sensoren
50 BAM und TU Clausthal fertigen Bauteile aus
Mondstaub in der Schwerelosigkeit
Rubriken
4 Titelgeschichte
10 Aus der Branche
21 Highlights des 24. Anwenderforums Additive
Produktionstechnologie
51 Impressum
Werkstoffe
38 Evonik und Farsoon kooperieren beim pulver -
basierten 3D-Druck
04 Digitalisierung
40 CAD-Tool in SLA-Drucker integriert
05 Qualitätssicherung
42 Digitale Baupläne für Fertigungs begleitproben
Zum Titelbild
Die microArch 3D-Drucker
von BMF produzieren
hochpräzise Bauteile bei
2 μm Druckauflösung mit
+/- 10 µm Maßgenauigkeit.
03-2021
Fokus Additive Medizintechnik Seite 12
Anwendung Robotertechnik aus dem 3D-Drucker Seite 18
Werkzeugmaschinenhersteller DMG Mori setzt auf additive Fertigung Seite 34
24.
Anwender forum
Additive
Produktions -
technologie
Seite 21
2 additive September 2021

Editorial
Industrie
Produkte genau auf
Sie zugeschnitten
■■■■■■
Nix ist individueller als der Mensch – benötigt er
Ersatzteile müssen diese exakt auf ihn zugeschnitten sein. Bislang
hat man sich etwa im Bereich der Knieprothesen darauf
beschränkt, ein gut sitzendes Paar aus einem Standardrepertoire
zu greifen. Aber der perfekte Sitz war damit nicht immer
zu gewährleisten. Der 3D-Druck
hat gerade in der Medizintechnik
das Tor hin zu individualisierten
Produkten ab Losgröße 1 weit aufgestoßen.
Dabei kommen die 3D-gedruckten
Prothesen und Implantate aus
Metall zum Beispiel in der Orthopädie,
der Plastischen Chirurgie
oder der Dentalmedizin zum Einsatz.
Dank der neuen biokompatiblen
Kunststoffe profitieren zunehmend
auch immer mehr andere
medizinische Fachbereiche von den
Freiheitsgraden der additiven Fertigung.
So lassen sich mittlerweile spezielle Gewebearten, patientenspezifische
Anatomiemodelle und auch Prothesen oftmals
schnell 3D-drucken.
In unserem Fokus-Thema „Additive Medizin -
technik“ zeigen wir Ihnen ab Seite 12 eine ganze Reihe an
Einsatzmöglichkeiten für den 3D-Druck. Auch beim
Pharmariesen Boehringer Ingelheim wird die
additive Fertigung in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.
Die 3D-gedruckten Bauteile werden am Standort in Biberach
vom Metallbau bis hin zur Robotertechnik genutzt.
Selbst bionische Formen, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren
praktisch unmöglich herzustellen waren, kann Boehringer
Ingelheim nun einfach drucken. Mehr dazu ab Seite
18.
Was sich in Sachen Anlagentechnik, Werkstoffe, Produktionsprozesse,
Qualitätssicherung und Software Neues getan
hat, das haben die Zuhörer des 24. Anwenderforums
Additive Produktionstechnologie, das vom
Fraunhofer IPA und der „additive“ organisiert wurde, live erfahren.
Wir haben für Sie ab Seite 21 die Highlights des
Forums zusammengestellt.
■
Frederick Rindle
Stellv. Chefredakteur
frederick.rindle@konradin.de
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der Industrie
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additive September 2021 media.industrie.de
3

Titelgeschichte
John Kawola, CEO, Boston Micro Fabrication (BMF)
Mit Boston Micro Fabrication (BMF) betritt ein neuer Anbieter
von hochpräzisen DLP-Systemen den deutschsprachigen
Markt. In der additiven Fertigung mit Polymeren und Verbundwerkstoffen
produzieren die microArch 3D-Drucker von BMF
hochpräzise Bauteile mit 2 μm Druckauflösung bei +/- 10 µm
Maßgenauigkeit. Die additive sprach mit John Kawola, dem
CEO von BMF, um mehr über die neue Technologie und ihre
Einsatzmöglichkeiten zu erfahren.
Die microArch 3D-Drucker
von BMF
fertigen
hochpräzise
Bauteile
bei
2 μm
Druckauflösung
mit +/- 10 µm Maß-
genauigkeit.
Bild: BMF
4 additive September
202121

additive September 2021 2021 5

Titelgeschichte
■■■■■■ additive: Herr Kawola, welcher
Weg hat Sie persönlich zur additiven
Fertigung geführt?
Kawola: Meine Karriere in der additiven
Fertigungsindustrie hat 1998 bei der Z Corporation
begonnen, dem Entwickler des ersten
3D-Farbdruckers. Dort habe ich zum
Schluss als CEO den schnellen, einfach zu
bedienenden 3D-Farbdruck in vielen Branchen
eingeführt. Die Z Corporation wurde
2012 von 3D Systems übernommen. Nach
einem kurzen Abstecher in die Robotik
kehrte ich zum 3D-Druck zurück und wechselte
2016 als President of North America
zu Ultimaker, dem führenden Open-Source-
Unternehmen für Desktop-3D-Druck. Bei
Ultimaker konnte ich durch Ausbau des Vertriebsnetzes
und Steigerung der Markenbekanntheit
dazu beitragen, die nordamerikanische
Präsenz auszubauen.
John Kawola, CEO, Boston Micro Fabrication
(BMF). Bild: BMF
nem erfahrenen 3D-Drucktechnologen, gegründet.
Diesem Team habe ich mich angeschlossen,
weil ich von der Technologie fasziniert
war und im Mikro-3D-Druck einen
meiner Meinung nach unterversorgten
Markt erkannt habe. Wir sehen unsere Aufgabe
darin, die Miniaturisierung zu unterstützen
– die Herstellung von immer kleineren
Teilen, Komponenten, Produkten und
Verpackungen. Diesen Trend gibt es in vielen
Branchen, darunter in der Medizintechnik,
bei Mikro-Elektronisch-Mechanischen-
Systeme (MEMS) und in der Elektronik.
Von elektronischen Anschlüssen in Mobiltelefonen
bis hin zu winzigen Ventilen in medizinischen
Pumpen – überall sind Kompo-
additive: Wie begann die Geschichte von
BMF und was sind die Ziele des Unternehmens?
Kawola: Boston Micro Fabrication (BMF)
wurde 2016 von Dr. Nick Fang, einem Professor
am Massachusetts Institute of Technology
(MIT), Dr. Xiaoning He, einem Serienunternehmer,
und Dr. Chunguang Xia, einenten
und Systeme gefragt, die bei geringen
Abmessungen höchste Präzision erfordern.
Hier kann die additive Fertigung zur Einsparung
von Werkzeugkosten und Lieferzeiten
beitragen und neue Innovationen auslösen.
additive: Wie funktioniert das Verfahren
genau?
Kawola: Das microArch-System von BMF
beruht auf einem 3D-Druckverfahren namens
PμSL (Projektions-Mikro-Stereolithografie).
Diese Form der Stereolithografie ermöglicht
die schnelle Fotopolymerisation einer
gesamten Harzschicht durch einen UV-
Lichtblitz in mikroskopischer Auflösung.
Wir erreichen damit Auflösungen von 2 bis
50 µm und Toleranzen von +/- 10 bis 25 µm.
Das schnelle Druckverfahren bietet sich sowohl
für Prototypen als auch für Serienteile
an.
additive: Aus welchen Gründen expandiert
BMF nun in den deutschsprachigen Raum?
Kawola: Wir haben die DACH-Region als einen
technisch führenden Markt identifiziert,
der von unserer ultrahochauflösenden, genauen
und präzisen 3D-Drucktechnologie
profitieren würde, weil hier eine starke Automobil-
und Fertigungsindustrie ansässig ist.
Das microArch-System von BMF beruht
auf dem 3D-Druckverfahren PμSL (Projektions-Mikro-Stereolithografie).
Bild: BMF
6 additive September 2021

von marktführenden industriellen 3D-Druckern,
Materialien und Software mit Sitz in
Nürnberg. Natürlich unterstützen wir unsere
Partner dabei, allen Endkunden einen
bestmöglichen Service zu bieten. Wir bauen
unsere Präsenz auf dem DACH-Markt weiter
aus und verbessern unseren Bekanntheitsgrad
und unsere Position als führender
Anbieter von Mikropräzisions-3D-Drucksystemen.
Das Einstiegsmodell microArch
P150 erzeugt mit einer Auflösung
von bis zu 25 μm kleine, detaillierte
Bauteile. Bild: BMF
additive: Welche Materialen bieten Sie an
und welche Partnerschaften gibt es auf
diesem Gebiet?
Kawola: Wir sind offen für Open-Source-
Materialen, stellen aber eine Reihe eigener
Harze her, die biokompatibel, zäh und steif
oder besonders elastisch sind. Für unser neuestes
Material, RG aus der Forward AM
Ultracur3D Photopolymer-Harzlinie, haben
wir uns mit BASF zusammengetan. Es handelt
sich dabei um ein haltbares Material, das
für den Druck von Funktionsteilen verwendet
werden kann. Es ist biokompatibel,
nimmt kein Wasser auf und eignet sich für eine
breite Palette von Anwendungen wie Elektrogehäuse,
medizinische Geräte, Schnapper
und funktionale Prototypen.
additive: Welche Branchen sprechen Sie mit
Ihrem Angebot besonders an?
Kawola: Wir haben uns auf Lösungen für
die Herstellung medizinischer Geräte, für
Biowissenschaften, MEMS, Elektronik, Mikrofluidik
sowie die Zusammenarbeit mit
Forschungs- und Entwicklungslabors und
Universitäten spezialisiert. Gerade in
Deutschland zählen wir mit dem Buchmann
Institut und der Ruhr-Universität Bochum
bereits bekannte Forschungseinrichtungen
zu unseren Kunden.
additive: Mit welcher Strategie betreten Sie
den Markt?
Kawola: Anfang 2020 haben wir unsere
microArch Mikro-Präzisions-3D-Drucker
weltweit auf den Markt gebracht. Insbesondere
für die DACH-Region sind wir eine
Partnerschaft mit der Dreigeist GbR eingegangen,
einem führenden Entwickler von
additiven Anwendungen, Technologiedienstleister
und unabhängigen Distributor
Anwendungsbeispiel Ruhr-Universität Bochum
Auf einem microArch S240 3D-Drucker wurden
in der Ruhr-Universität Bochum (RUB) 18 Versionen
einer hochpräzisen Düse mit steileren und
flacheren Ausgängen und einem Präzisionsgrad
von wenigen Zehntelmikrometer, im Verfahren
der Projektionsmikro-Stereolithografie (PµSL) erstellt.
„Ich empfehle die PµSL-Technologie von
BMF für Spektroskopie-Komponenten, weil
sie mit der erforderlichen Genauigkeit druckt“,
sagt Adrian Buchman, Doktorand am Lehrstuhl
für Physikalische Chemie II an der Ruhr-Universität
Bochum. „So lassen sich schnell verschiedene
Spezifikationen aus einem Polymer herstellen,
das dem erforderlichen Druck standhält.“
Die spektroskopischen Bauteile mit den
Abmessungen 2,4 x 2,4 x 2 mm wurden in
Schichthöhen von 10 µm in einer Gesamtdruckzeit
von 4 bis 5 Stunden für 18 Stück aus dem
Material Forward AM Ultracur von BASF gedruckt.
additive September 2021 7

Titelgeschichte
Durch die hohe Materialvielfalt können
Ingenieure und Entwickler in den Bereichen
Medizin, Elektronik, Mikrofluidik und
MEMS mit Rapid Prototyping experimentieren
und bisher nicht herstellbare Bauteile
schaffen.
additive: Welche Drucksysteme bietet BMF
hierfür an?
Kawola: Die Produktreihen von BMF sind
nach ihrer möglichen Auflösung gegliedert.
Das Einstiegsmodell microArch P150 erzeugt
mit einer Auflösung von bis zu 25 μm
kleine, detaillierte Teile und überzeugt
durch geringe Investitionskosten.
Gleich drei Drucker erreichen 10 μm
Auflösung und richten sich an Unternehmen
und Universitäten, die ultrahohe Auflösung,
Genauigkeit und Präzision in einem Desktop-Paket
benötigen. Bei äußerlich gleichen
Abmessungen bietet der microArch P140 einen
Bauraum von 19,2 × 10,8 × 45 Millimeter,
der microArch S140 hat einen Bauraum
von 94 x 52 x 45 Millimeter. Das neueste
Mitglied dieser Baureihe e wurde entwickelt,
e t,
um den besonderen Anforderungen der industriellen
Produktion gerecht zu werden.
Der microArch S240 baut in 100 x 100 x 75
Millimeter oder 750 Kubikzentimeter. Eine
zusätzliche
Walze, die das Harz über die
Bauplatte verteilt, ermöglicht eine bis zu
zehnmal höhere Druckgeschwindigkeit als
bei anderen Modellen. Dies lässt sich zur
Produktion größerer Teile ebenso nutzen
Anwendungsbeispiel Goethe-Universität Frankfurt
Für das Buchmann-Institut für Molekulare
Bio-Wissenschaften an der Goethe-Universität
in Frankfurt konnte BMF erfolgreich
Versuchstiterplatten für das Thermoformen
von Mikroskopierfolien produzieren. Dabei
hängt die Qualität des Endprodukts stark
von Formeigenschaften wie Oberflächendetails
und Glätte ab. Außerdem sind
Formwerkstoffe mit den richtigen thermischen
und mechanischen Eigenschaften erforderlich, um Qualität und Konsistenz zu gewährleisten.
„Wir haben die BMF-Teile ausgiebig auf ihre Eignung als Positivformen für die Thermoformung von
Mikro-Vertiefungen getestet“, erklärt Dr. Francesco Pampaloni, Principal Investigator (PI) am Buchmann-Institut.
„Die Formen von BMF haben im Vergleich zu anderen, die wir ausprobiert haben, eine
bessere Auflösung und Oberflächengüte, so dass sie in der Tat sehr gut für das Thermoformen
der für die Zellkultur erforderlichen Mikromerkmale geeignet sind.“ Schon bald soll eine größere
Form 3D-gedruckt werden, die zur Herstellung von 96 Vertiefungsplatten verwendet wird. Die Qualität
der 3D-gedruckten Teile war perfekt für das Vakuumtiefziehen mit FEP-Folie geeignet. Insbesondere
die Glätte und die Details, die durch den Einsatz der PµSL-Technologie erzielt wurden, übertrafen
die 25 bis 50µm Auflösung von Standard-SLA-Druckern bei Weitem.
Die Drucker der Serie microArch 130 erreichen bei Schichtdicken von 5 bis 20
µm die höchste Auflösung von 2 µm. Bild: BMF
we wie für einen e höheren ee Durchsatz uc vee vieler kleiner
Teile. Die Auflösung beträgt wie bei den
anderen Druckern dieser Serie10 µm bei +/-
25 µm Toleranz.
Das offene Materialsystem des Druckers
ist in der Lage, höhere Viskositäten zu verarbeiten,
was zur Produktion von stärkeren
Teilen führt. Dadurch lassen sich Hochglanzoberflächen,
scharfe Kanten oder glatte
Kanäle erreichen. Ebenso werden Materialien
mit höherem Molekulargewicht gedruckt,
wie Verbundpolymere in Industriequalität
und Keramik.
Die höchste Auflösung von 2 µm erreichten
bei Schichtdicken von 5 µm bis 20 µm
die Drucker der Serie microArch 130. Zwei
Varianten eröffnen wahlweise einen Bauraum
von 3,84 × 2,16 × 10 Millimeter oder
50 x 50 x 10 Millimeter. Sie liefern einen ultra-hochauflösenden
Druck für Prototypen
oder Kleinserien.
■
Boston Micro Fabrication
www.bmf3d.com
8 additive September 2021

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Aus der Branche
Formnext 2021 findet als Präsenzveranstaltung in Frankfurt statt
AM-Community
wieder vereint
Bild: Mesago/Mathias Kutt
Die Messe Formnext wird vom 16. –
19.11.2021 als Präsenzveranstaltung in
Frankfurt am Main stattfinden. 450 Aussteller
haben sich bereits angemeldet.
„In Gesprächen mit der AM-Community
während der letzten Jahre wurde uns die Bedeutung
der Formnext einmal mehr bewusst“,
sagt Sascha F. Wenzler, Vice President
Formnext der Mesago Messe Frankfurt
GmbH. Die Vorbereitungen für die
Formnext 2021 laufen auf Hochtouren und
die Veranstaltung verspricht eine Vielzahl an
Highlights. Dazu zählen unter anderem
hochkarätige Vorträge von Branchenexperten,
Präsentationen aus dem Partnerland
Italien, aber auch Innovationen im Rahmen
der Purmundus Challenge und dem Start-up
Challenge Pitch-Next Event.
Darüber hinaus sind die TCT Conference
und Stage sowie die Sonderschauen der
VDMA AG AM und BE-AM (Built Environment)
hervorzuheben. Die ASTM (American
Society for Testing and Materials) organisiert
zudem am Vortag der Formnext erstmalig
einen internationalen Normungs-
Workshop.
Auch dieses Jahr werden viele bedeutende
Unternehmen der Branche auf der Formnext
vertreten sein. Etwa 450 Aussteller
(55 % aus dem Ausland) haben sich bereits
angemeldet, darunter 3D Systems, Additive
Industries, Addup, Arburg, Autodesk, Bigrep,
DMG Mori, Dyndrite, EOS, Exone,
Farsoon, Formlabs, GE, Hexagon, HP, Keyence,
Markforged, Materialise, Meltio, Nexa
3D, Prima Industrie, Renishaw, Sandvik,
Siemens, Stratasys, Trumpf, Voxeljet und
XJet.
Bei aller Vorfreude steht die Gesundheit und
Sicherheit aller Teilnehmer an erster Stelle.
Daher wird das im vergangenen Jahr entwickelte
Schutz- und Hygienekonzept kontinuierlich
an die Pandemie-Situation und die
gesetzlichen Vorgaben angepasst, wie der
Veranstalter auf seiner Website bekannt
gibt. Breitere Gänge in den Hallen sowie zusätzliche
Kommunikations- und Wartebereiche
in höher frequentierten Zonen der Messe
tragen dazu bei, die notwendigen Sicherheitsabstände
zu wahren. Ein 3G-Konzept
wird eingeführt.
Die physische Veranstaltung wird zwei Wochen
später, vom 30.11. – 01.12.2021,
durch die Formnext Digital Days ergänzt.
Angesichts des Wachstums der AM-Community
und der Nachfrage nach 3D-gedruckten
Produkten in allen Bereichen der
Industrie sei es wichtig, auch denjenigen, die
noch von Reisebeschränkungen betroffen
sind, eine digitale Teilnahme am Ideenaustausch
zu ermöglichen. (bec)
www.formnext.de
Messe Luzern veranstaltet AM Expo als Präsenzmesse
Schonender Umgang mit Ressourcen
Bild: Messe Luzern
Die Messe Luzern veranstaltet vom 14. bis
15. September 2021 die AM Expo. Gleichzeitig
findet auch die Swiss Medtech Expo
statt, da beide Fachmessen diverse Parallelen
aufweisen, so der Veranstalter. Mit 240 Ausstellern
und rund 100 Vorträgen im Innovationssymposium
haben die zwei Fachmessen
viel Information und Inspiration zu bieten.
Um die Gesundheit aller beteiligten Personen
zu schützen, erfolgt der Zutritt mit einem
gültigen Covid-Zertifikat.
Die AM Expo ist die einzige Fachmesse in
der Schweiz, die sich ausschließlich mit additiver
Fertigung beschäftigt. 80 Aussteller entlang
der gesamten Wertschöpfungskette zeigen
auf der Fachmesse, welche Möglichkeiten
die additive Fertigung bietet und wie die
Fertigungstechnologie rentabel eingesetzt
werden kann. In diesem Jahr steht der schonende
Umgang mit Ressourcen im Zentrum
der Messe. Die rund 80 Aussteller zeigen Lösungen,
um den Materialverbrauch zu minimieren,
Konstruktionen leichter zu machen
oder das Produktdesign zu verbessern.
Auf der Fachmesse Swiss Medtech Expo
und ihrem Symposium treffen sich Entscheidungsträger
von Herstellerfirmen mit führenden
System- und Komponentenlieferanten,
spezialisierten Dienstleistern sowie mit
Forschungs- und Bildungsinstituten. Rund
160 Aussteller zeigen anwendungsorientiert
auf, wo die Medizintechnik aktuell steht
und was es Neues aus den Bereichen Designs,
Materialien, Technologien und Prozessen
gibt. In diesem Jahr richtet sich der
Fokus auf die „personalisierte Medizin“
und mit ihm auf Themen wie „Digitalisierung
und Miniaturisierung“ oder „Smart
Design und Engineering“.
Um die Sicherheit aller Besucher, Aussteller
und Mitarbeiter sicherzustellen, besteht für
die Messen ein Schutzkonzept: Der Zutritt
zu den Messen ist auf geimpfte, getestete
oder genesene Personen beschränkt. Alle
Personen müssen ein gültiges Covid-Zertifikat
sowie einen Ausweis vorweisen. Somit
wird es in den Messehallen keine weiteren
Einschränkungen mehr geben. (eve)
www.am-expo.ch
10 additive September 2021

Betriebserweiterung: 1zu1 schließt 5-Millionen-Euro-Investition ab
Optimale Bedingungen für den
industriellen 3D-Druck
Bild: 1zu1/Darko Todorovic
2500 m 2 zusätzlich für Produktion und Administration,
moderne Klimatechnik, ein
automatisches Kleinteilelager und neue Personalräume:
1zu1 investierte in den vergangenen
zwei Jahren etwa 5 Millionen Euro in
die Betriebserweiterung am Firmensitz in
Dornbirn. Die neuen Räume bieten optimale
Bedingungen für die industrielle Serienfertigung
im 3D-Druck. Erst kürzlich hatte das
Unternehmen das Laser-Sinter-System EOS
P500 präsentiert. Das System ermöglicht eine
wirtschaftliche industrielle 3D-Druck-Serienproduktion
bei Losgrößen bis zu 10 000
Stück.
Rund die Hälfte der Investitionskosten für
die Erweiterung flossen in die komplexe Klimatisierung
und Lüftung der Produktionsflächen.
Die neue Klimatechnik ermöglicht
ein Normklima und konstante Raumbedingungen
und ist dank Wärmerückgewinnung
zudem energieeffizient. Gerade einmal
0,5 °C beträgt die maximale Temperaturschwankung
künftig, auch die Luftfeuchtigkeit
lässt sich in jedem Raum exakt regulieren.
„Unsere neue Klimatechnik garantiert
minimale Schwankungen der Bauteile in Bezug
auf mechanische Kennwerte, Maßhaltigkeit
und Oberflächengüte“, erklärt
1zu1-Technik-Geschäftsführer Wolfgang
Humml. Die klimastabilen Räume erhöhen
zugleich die Lebensdauer der Maschinen
und Steuerungen. Sie führen auch bei den
von 1zu1 angebotenen Veredelungstechniken
zu optimalen Resultaten. (bec)
www.1zu1.eu
3D-Druck in der Serienfertigung
Desktop Metal übernimmt ExOne
Bild: Natee Meepian/stock.adobe.com
Die Desktop Metal, Inc. und The ExOne
Company haben bekanntgegeben, dass sie
eine verbindliche Vereinbarung getroffen
haben, nach der Desktop Metal alle Anteile
von ExOne erwirbt. Im Rahmen der Vereinbarung
erhalten die ExOne-Aktionäre pro
Stammaktie 25,50 $, davon 17 $ in Form
von Desktop-Metal-Aktien. Dies entspricht
einem Transaktionswert von 575 Mio. $
(rund 490 Mio. EUR).
„Wir freuen uns sehr, ExOne in die Desktop-Metal-Familie
aufzunehmen, um das
führende Portfolio für die additive Fertigung
in der Serienproduktion zu schaffen“,
erklärt Ric Fulop, Gründer und CEO von
Desktop Metal. John Hartner, CEO von
ExOne ergänzt: „Wir sind davon überzeugt,
dass unsere sich ergänzenden Plattformen
den Kunden einen besseren Service bieten,
die Einführung von grünen Technologien
beschleunigen und den Unternehmenswert
steigern.“ Die Transaktion wird voraussichtlich
im vierten Quartal 2021 abgeschlossen.
(ys)
www.desktopmetal.com; www.exone.com
additive September 2021 11
www.openmind-tech.com

01 Fokus Additive Medizintechnik
3D-Druck in der Medizin
Individuelle Medizinprodukte
Dank der fortschrittlichen und biokompatiblen Materialien im
3D-Druck profitieren immer mehr medizinische Fachbereiche von
der Technologie. Nicht nur das Züchten spezieller Gewebearten
oder das Drucken patientenspezifischer Anatomiemodelle ist mittlerweile
möglich. Auch Prothesen lassen sich in 3D drucken.
Autor: Stefan Holländer, Managing Director EMEA bei Formlabs
■■■■■■ Der 3D-Druck ist zu einer etablierten Größe
in der Medizin und darüber hinaus geworden. Insbesondere
für die Zukunft der Präzisionsmedizin und die Entwicklung
von Medizinprodukten ist er ein wichtiges
Werkzeug. Die Weiterentwicklung im 3D-Druck hat die
Technologie zugänglicher, vor allem aber vielseitiger gemacht:
Von Komponenten für Beatmungssysteme bis
hin zu Prothesen und chirurgischen Instrumenten – Mediziner
und Techniker für medizinische Produkte nutzen
den 3D-Druck, um schnell, sicher und kostengünstig
über neue Hilfsmittel zu verfügen.
Entsprechende 3D-Drucker sind speziell für den medizinischen
Einsatz konzipiert: Patientenspezifische Teile
können innerhalb eines Tages am „Point of Care“ gedruckt
werden. Biokompatible Materialien ermöglichen
eine schnelle und effektive Forschung und Entwicklung
von kleinen Stückzahlen vor Ort – von chirurgischen
Planungsmodellen und chirurgischen Schablonen bis hin
zu Strahlentherapie- und Schlafapnoe-Geräten. Auch
während der Corona-Pandemie zeigte der 3D-Druck
Dank der fortschrittlichen und biokompatiblen Materialien im 3D-Druck profitieren immer mehr medizinische Fachbereiche. Bild: Formlabs
12 additive September 2021

seine Vorteile: Als im März 2020 in den USA der nationale
Notstand erklärt wurde, kam es zeitgleich zu einem
Zusammenbruch globaler Lieferketten. Mithilfe des
3D-Drucks konnten Unternehmen ihre Produktion umgehend
anpassen und dringend benötigte medizinische
Teile produzieren. So wurde die Herstellung von über
40 Millionen Covid-19-Teststäbchen ermöglicht. Zudem
wurden Komponenten für persönliche Schutzausrüstung
(PSA) und Beatmungsgeräte 3D-gedruckt.
Neue Lösungen für komplizierte Behandlungen
Dank biokompatibler Materialien unterstützt der
3D-Druck Mediziner bereits dabei, neue Lösungen für
komplizierte Operationen zu entwickeln. Obwohl der
menschliche Körper Erstaunliches leistet, kann er die
meisten Gewebearten und Organe bei Verletzungen und
Schäden nicht in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen.
In Deutschland sind kardiovaskuläre Erkrankungen
wie Diabetes mellitus oder Bluthochdruck im
Alter die häufigsten Erkrankungen. In diesem Zusammenhang
werden blockierte und beschädigte Gefäße
bisher autolog transplantiert: Ein Gefäß wird an einer
anderen Stelle des eigenen Körpers entnommen und ersetzt
das beschädigte Gefäß. Das ist eine sehr schwierige
und langwierige Operation.
Forscher an der University of Sheffield arbeiten an einer
Methode, mit der Gefäße 3D-gedruckt werden. Dabei
stehen die Wissenschaftler vor besonderen Herausforderungen:
Menschliche Gefäße laufen nicht gerade
durch den Körper – sie biegen, verzweigen und verjüngen
sich. Außerdem sind sie flexibel, um sich an den unterschiedlichen
Blutdruck anpassen zu können.
Das Team nutzt das Verfahren des Tissue Engineering:
Es konstruiert ein Gerüst, an dem menschliche
Zellen später in einer In-vitro-Umgebung entlang wachsen.
Der 3D-Druck spielt hier eine zentrale Rolle: Durch
den Desktop-Stereolithografie-Druck können verschiedene
geometrische Formen für die Gerüste der Blutgefäße
herstellt werden. Zuvor konnten die Wissenschaftler
nur gerade Rohre herstellen. Mit Unterstützung des
3D-Drucks können nun auch komplizierte geometrische
Formen gefertigt werden.
Flexibilität ermöglicht individuelle Medizinprodukte
Auch in der Prothetik findet der 3D-Druck bereits Anwendung:
Eine Amputation kann traumatisch sein und
das Leben eines Menschen komplett verändern. Betroffene
sind mit Schmerzen konfrontiert und müssen sich
mit einer veränderten Mobilität neu arrangieren. Eine
Prothese stellt in solchen Situationen mehr als ein simples
Ersatzteil für den menschlichen Körper dar. Sie bildet
die Basis für eine Rückkehr zu Normalität und Unabhängigkeit
sowie die Wiedererlangung von Fähigkeiten.
Moderne 3D-Druck-Methoden ermöglichen die Realisierung
passgenauer Prothesen neben Kostenersparnisse
gegenüber traditionellen Herstellungsmethoden. Denn
neben zeitaufwendigen und komplexen Fertigungsprozessen
ist die herkömmliche Prothesenherstellung vor
allem mit hohen Kosten verbunden: Beträge für ein
konventionell gefertigtes angepasstes Hilfsmittel liegen
im vier- bis fünfstelligen Bereich.
Im Bereich der Sportprothetik bietet die 3D-Druck-
Technologie das Potenzial, die Leistungsfähigkeit und
Qualität künstlicher Gliedmaßen voranzutreiben. Vor
allem Leichtigkeit, Form und Federung der Hilfsmittel
sind für Sportler relevant. Mithilfe der schnell gedruckten
und kostengünstigen Prothesen können Tests und
zweckspezifische Änderungen vorgenommen werden.
Auch im Hinblick auf die Optik der Prothesen gewährt
der 3D-Druck neue Möglichkeiten: Details wie
Hauttöne oder Sommersprossen können authentisch
nachgebildet werden und auch Gesichtsprothesen können
täuschend echt angefertigt werden. Darüber hinaus
ist eine individualisierte Design- und Farbauswahl
durch den Nutzer möglich, was zur psychischen Akzeptanz
eines solchen Hilfsmittels beitragen kann. So kann
eine Prothese je nach Patientenwunsch kaschiert oder
betont werden.
Verkürzter Herstellungsprozess
Ein weiterer Faktor, bei dem der 3D-Druck inzwischen
eine große Rolle spielt, ist die Planung komplizierter
medizinischer Eingriffe. Eine Operation kann diverse
Male durchgespielt werden, doch plötzliche Komplikationen
lassen sich nicht gänzlich simulieren. Der
3D-Druck ist somit beispielsweise bei Wirbelsäulen -
eingriffen zu einem Bestandteil der Operationsplanung
geworden.
Stefan Holländer ist
Managing Director
EMEA bei Formlabs.
Bild: Formlabs
additive September 2021 13

01 Fokus Additive Medizintechnik
Die 3D-Drucker Form
3L und Form 3 von
Formlabs. Bild: Formlabs
Ein Beispiel für den konkreten Einsatz und die Möglichkeiten
solcher Modelle ist das auf Wirbelsäulenbehandlungen
spezialisierte Newcastle Hospital in Großbritannien.
Das Klinikteam behandelte einen Patienten,
der unter einer Neuralrohrfehlbildung in Form einer
Spina bifida mit stark gekrümmter Deformierung litt.
Diese äußerte sich durch eine übermäßige Auswärtskrümmung
des Rückgrats, die eine anormale Rundung
am oberen Rückenbereich zur Folge hatte. Aufgrund
der zunehmenden Deformierung und Problemen beim
Sitzen oder Schlafen plagten den Patienten tagtäglich
starke Schmerzen. In Zusammenarbeit mit Formlabs
waren die Bildgebungsexperten von Axial3D in der Lage,
innerhalb von nur 48 Stunden ein maßgetreues Modell
der Wirbelsäule des Patienten auf Basis seiner CTund
MRT-Daten zu erstellen, zu drucken und an das
Krankenhaus zu liefern. Anders als konventionell gefertigte
Modelle beschränkte sich das Modell auf den relevanten
Teil des Scans.
Durch eine komplette Operationssimulation war das
Team in der Lage, die Zeit für den komplizierten chirurgischen
Eingriff um mehr als zwei Stunden zu verringern.
Auf diese Weise konnten Kosten in Höhe von rund
8000 GBP eingespart werden.
Das 3D-Druckmodell erlaubte es dem Team, innerhalb
kürzester Zeit – sowie unter Berücksichtigung aller
eventuellen individuellen Risiken – die Möglichkeit einer
verkürzenden Osteotomie zu beurteilen. Bei Erfolg
ist es durch diesen komplexen Eingriff möglich, die Rückenmarkspannung
ohne eine direkte Nervenschädigung
zu verringern. Des Weiteren erhielt das Team Einsichten
darüber, welche Stiele beim Einsetzen der
Schrauben verwendet werden können und wie bei der
OP am besten vorzugehen sei. Zudem ließ sich die Operation
auf diese Weise deutlich präziser planen. Zudem
konnten die patientenspezifische Unterschiede und Besonderheiten
besser berücksichtigt werden.
Die Zukunft des 3D-Drucks in der Medizin
Ob bei der Anfertigung von Prothesen oder bei der Herstellung
von Abstrichstäbchen zum Nachweis von Coronaviren:
Durch den 3D-Druck ist es möglich, eine
schnellere Produktion von medizinischen Produkten zu
erzielen. Zudem verkürzt sich der Beschaffungsprozess
von Hilfsmitteln deutlich. Denn die Herstellung von
Medizinprodukten kann beispielsweise direkt im hauseigenen
Labor erfolgen, anstatt bei externen Unternehmen
in Auftrag gegeben zu werden. Davon profitieren
nicht nur Mediziner und Techniker, sondern vor allem
ihre Patienten. Ihnen kann schneller geholfen werden,
als es noch vor einigen Jahren der Fall war. Die Zukunft
der Medizin liegt daher in einer maßgeschneiderten, patientenindividuellen
Versorgung mit agileren und reaktionsschnelleren
Lieferketten und der Fähigkeit, Prototypen
zu erstellen und Endprodukte noch schneller zu
fertigen.
■
Formlabs GmbH
www.formlabs.com/de
14 additive September 2021

Lösungen für die Serienfertigung
Zahnersatz automatisch
3D-drucken
■■■■■■ „Mit unserer Lösung können Unternehmen Zahnersatz
automatisch in mehreren Schichten fertigen. Im Gegensatz zum
konventionellen Fräsen sind sie damit rund zehnmal so schnell“,
sagt Reinhard Sroka, Branchenmanager Dental bei Trumpf Additive
Manufacturing. Das Beschichter-Werkzeug der TruPrint 1000
schiebt die Substratplatte nach Prozessende in den Überlaufbehälter.
Anschließend bearbeitet der 3D-Drucker selbstständig eine neue
Substratplatte. Die Anlage kann nahtlos den nächsten Druckauftrag
starten, ohne dass ein Maschinenbediener sie öffnen und eine neue
Platte einlegen muss. Eine Federgabel stellt sicher, dass der Überlaufbehälter
die Substratplatten an der richtigen Position absenkt.
Mit der neuen Multiplate-Version kann die TruPrint 1000 vier
Substratplatten hintereinander automatisch mit Zahnersatz bedrucken.
Dafür haben die Trumpf-Experten spezielle Stützstrukturen
entwickelt, die der 3D-Drucker während des Prozesses samt Zahnersatz
additiv auf der Substratplatte aufbaut. Mit diesen Strukturen
lassen sich die Substratplatten im Überlaufbehälter aufeinanderstapeln,
ohne den gedruckten Zahnersatz zu beschädigen.
Die TruPrint 1000 verfügt über das Multilaser-Prinzip, bei dem
zwei Laser gleichzeitig im Pulverbett arbeiten. Mit der Multiplate-
Funktion und dem Multilaser-Prinzip kann die Anlage bis zu 400
Dentalprodukte wie Brücken oder Kronen am Stück drucken. Die
TruPrint 1000 mit der Multiplate-Funktion eignet sich für alle Hersteller
in der Dentalindustrie, insbesondere für kleine Dentallabore.
Denn oft starten Mitarbeiter in der Branche den 3D-Drucker nachts
neu, um Lieferzeiten einzuhalten. Kleinere Dentallabore haben dafür
meistens keine Kapazität und müssen Aufträge ablehnen. Ihnen
hilft die verbesserte Multiplate-Funktion, Engpässe zu vermeiden
und wettbewerbsfähig zu bleiben.
■
Oberflächentechnik
Entgratung
Beschichtung
Besuchen Sie uns auf der Messe!
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Bei der Multiplate-Funktion schiebt das Beschichter- Werkzeug die Substratplatte
nach dem Druck automatisch in den Überlaufbehälter. Mit der optimierten Version
lassen sich vier Platten am Stück bedrucken. Bild: Trumpf
additive September 2021
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15
www.wibu.com

01 Fokus Additive Medizintechnik
Maßgeschneiderte Fußorthesen
Sintratec: 3D-gedruckte
Orthesen
Das australische Unternehmen Advanced Family &
Sports Podiatry fertigt auf dem Sintratec S2 3D-Druck-
System maßgeschneiderte Fußorthesen.
Maßgeschneidert: Mit SLS können die
Podologen von AFSP individualisierte
Orthesen innerhalb von 24 Stunden
herstellen. Bild: AFSP
■■■■■■ Mark Ireland ist Inhaber und
leitender Podologe bei Advanced Family &
Sports Podiatry, einem australischen Unternehmen,
das 2006 gegründet wurde. Um
Kunden mit Sportverletzungen eine optimale
Behandlung zu bieten, haben die Podologen
von AFSP begonnen, additive Fertigungstechnologien
in ihren Arbeitsprozess
einzubinden. Der hauseigene 3D-Druck
schien hierfür die naheliegende Wahl. So begann
das Team von AFSP im Jahr 2020, mit
dem Fused Deposition Modeling (FDM) zu
experimentieren, stieß aber bald an die
Grenzen dieser Technologie: „Wir merkten
schnell, dass die FDM-Teile nicht die mesie
eine gewisse Flexibilität aufweisen, ohne
zu zerbrechen, und über eine hohe Wärmeformbeständigkeit
verfügen, um die Form
der Einlagen unter Belastung zu erhalten.“
Laut Ireland ist das selektive Lasersintern
(SLS) eine der wenigen additiven Technologien,
die diese Anforderungen erfüllen können.
Mehr Gestaltungsfreiheit dank SLS
Mark Ireland in der Produktion von Advanced Family & Sports Podiatry. Bild: AFSP
chanische Festigkeit besaßen, die wir für unsere
Produkte benötigten – wir versuchten
es auch mit SLA, leider mit dem gleichen Ergebnis“,
so Ireland.
Hohe Anforderungen an die Bauteile
Gerade in einem medizinischen Bereich wie
der Podologie müssen die 3D-gedruckten
Werkstücke besondere Anforderungen erfüllen:
„Unsere Bauteile müssen ein hohes
Mass an Genauigkeit aufweisen und können
komplexe Formen haben, um die Konturen
des Fußes und Knöchels zu unterstützen“,
erklärt Ireland. „Außerdem müssen
Im April 2021 erwarb AFSP ein Sintratec S2
System für das selektive Lasersintern. „Die
größten Vorteile für uns sind die Geschwindigkeit,
die Genauigkeit und die Designfreiheit,
um neue Formen zu testen“, betont Ireland.
Seitdem das System in der Praxis in
Betrieb genommen wurde, nutzen die Podologen
die Sintratec S2, um maßgefertigte
Einlagen aus dem robusten Sintratec
PA12-Nylon Material herzustellen. Während
Patienten bisher bis zu zwei Wochen
auf ihre Orthesen warten mussten, können
sie dank SLS nun bereits innerhalb von 24
Stunden ein individualisiertes Produkt erhalten.
Auch wenn die S2 erst seit ein paar Monaten
in Betrieb ist, ist Mark Ireland von
dem SLS-System überzeugt: „In der Podologie
benötigen wir eine hohe Maßgenauigkeit,
Beständigkeit gegen Verformung und
Hitze sowie Dehnbarkeit, ohne dass die Orthesen
zerbrechen. Die Sintratec-Technologie
erfüllt all diese Anforderungen problemlos.“
■
Sintratec AG
www.sintratec.com
16 additive September 2021

Kostenloser Online-Leisten-Konfigurator
Orthopädische Schuhleisten
aus dem 3D-Drucker
Die Anfertigung maßgeschneiderter orthopädischer Schuhe nimmt
normalerweise mehrere Wochen in Anspruch – nicht zuletzt, weil
traditionelle Schuhleisten immer noch aufwendig aus Holz gefertigt
werden müssen. Mit industrieller additiver Fertigung kann Protiq,
3D-Druck-Dienstleister aus Blomberg, individuelle Leisten über
Nacht drucken und innerhalb weniger Tage liefern.
■■■■■■ „Schuster, bleib bei deinen Leisten!”
An dieses Sprichwort mussten sich
Schuhmacher in den vergangenen Jahren
noch halten. Obwohl der 3D-Druck schon
länger Thema in der Orthopädietechnik ist,
war die Qualität von gedruckten Schuhleisten
nicht so zufriedenstellend, dass sie mit
der von herkömmlichen Holzleisten mithalten
konnte. Zusammen mit erfahrenen Orthopädieschuhmachern
hat der 3D-Druck-
Spezialist jetzt eine Lösung entwickelt, die
Zeit spart und trotzdem den Ansprüchen
der Werkstatt standhält.
Basis ist der Kunststoff TPU, der einerseits
die benötigten Eigenschaften von Holz
mitbringt, darüber hinaus aber elastisch,
griffig und leicht ist. Mit Forward AM, der
Marke von BASF 3D Printing Solutions, arbeitet
Protiq hinsichtlich des idealen Materials
eng zusammen. Die 3D-Druck-Sparte
von BASF verfügt über eines der größten
Materialportfolios sowie umfassende Beratungskompetenz
für alle gängigen
3D-Druck-Technologien. Im Rahmen des
3D-Drucks bei Protiq wird das TPU im Lasersintern
(SLS) schichtweise mit einem Laser
verschmolzen, wodurch sich eine deutlich
höhere Präzision und Robustheit erzielen
lässt als mit dem bekannteren Fused Deposition
Modeling (FDM). Das Ergebnis
sind Schuhleisten, die genauso geklebt, geschliffen
und getackert werden können wie
ihre Pendants aus Holz.
Kostenloser Leisten-Konfigurator
Vor dem Druck muss ein individuelles
3D-Modell erstellt werden, das an den Fuß
des Kunden angepasst wurde. Hier bietet
Protiq eine kostenlose Lösung, die von den
Orthopädieschuhmachern verwendet werden
kann. Der Leisten-Konfigurator, der genau
für diesen Anwendungsbereich entwickelt
wurde, ist auf der Webseite zu finden.
Die Web-Anwendung basiert auf dem Softwaresystem
des Kooperationspartners
Trinckle. Das Berliner Softwareunternehmen
ist auf die Automatisierung von Konstruktionsprozessen
spezialisiert und berücksichtigte
in der Entwicklung insbesondere die
Anforderungen der beteiligten Orthopädietechniker
an einen intuitiven Arbeitsablauf.
Mit dem Leisten-Konfigurator lassen
sich Fußscans hochladen, die Leisten nach
Bedarf modellieren und Maße abgleichen.
So entsteht ein individuelles Leistenpaar, das
sofort bestellt werden kann. Sollten die Leisten
erst später benötigt werden, können bereits
erstellte 3D-Modelle nach Belieben benannt
und im Kundenkonto abgespeichert
werden.
■
Protiq GmbH
www.protiq.com
Mit additiver Fertigung
kann Protiq individuelle
Leisten über Nacht 3Ddrucken
und innerhalb
weniger Tage liefern.
Bild: Phoenix Contact
additive September 2021 17

Projekt des Monats
Boehringer Ingelheim Pharma setzt auf additive Fertigung
Robotertechnik
aus dem 3D-Drucker
Boehringer Ingelheim Pharma ist ein global agierendes Unternehmen
mit rund 52 000 Mitarbeitern. Der Standort Biberach fokussiert
sich dabei auf die Forschung und Entwicklung sowie auf die
biopharmazeutische Arzneimittelherstellung. Das Pharma-Unternehmen
nutzt die additive Fertigung in einem breit gefächerten Bereich
im Maschinenbau, vom Metallbau bis hin zur Robotertechnik.
18 additive September 2021

■■■■■■ Hubert Reiter, Head of Mechanical Engineering
bei Boehringer Ingelheim, hat sich schon über
sämtliche neuen 3D-Druck Verfahren informiert: „Die
3D-Konstruktion in Verbindung mit dem 3D-Druck ist
eine richtig coole Sache.“ Neben dem täglichen Standort-Betrieb
beschäftigt sich der Bereich Mechanical Engineering
auch mit der Erstellung von Sonderlösungen
innerhalb des Unternehmensnetzwerkes, die in der gewünschten
Form nicht auf dem Markt erhältlich sind.
„Die Arbeit für die Forschung ist momentan die interessanteste,
da wir hierfür Laborroboter kaufen und für
unsere Anforderungen umbauen. Damit verschaffen wir
dem Unternehmen auch unter Einsatz der additiven Fertigung
einen Wahnsinns-Wettbewerbsvorteil.“
Selbst bionische Formen, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren
praktisch unmöglich herzustellen waren,
kann man nun einfach drucken. Im Vergleich zu
konventionellen Fertigungsverfahren ist der 3D-Druck
oftmals auch günstiger: Die Betriebskosten sind niedrig
und der Platzbedarf ist gering. Zudem laufen die
3D-Drucker mannarm und der Druck kann direkt nach
der Zeichnungserstellung gestartet werden.
Was zeichnet ein gutes 3D-Druck-System aus?
„Der 3D-Drucker muss sofort betriebsbereit sein. Es ist
nicht die Aufgabe des Anwenders herauszufinden, welche
Temperatur, Vorschübe usw. ein optimales Ergebnis
bringen. Drucker und Filament sollten aus einer Hand
kommen und aufeinander abgestimmt sein. Das Filament
sollte eine einheitliche Qualität haben. Der
3D-Drucker sollte auch stabil gebaut sein: Die Vorschübe,
Achsen und Extruder müssen ohne Wackeln laufen
und die Temperaturführung muss stimmen. Zudem ist
es sehr von Vorteil, wenn die Bauplattform herausnehmbar
ist, damit die Werkstücke sicher entnommen
werden können. Nicht zuletzt sollten die Teile gut aussehen
– es ist schließlich eine High-Tech-Fertigung“, sagt
Hubert Reiter.
Beispiele aus dem Pharma-Alltag
„Unsere ersten zwei Markforged 3D-Drucker haben beanstandungslos
funktioniert, deswegen gab es für uns
keinen Grund, zu einem anderen Hersteller zu wechseln.
Jetzt laufen alle vier 3D-Drucker rund um die Uhr
und sind sehr gut ausgelastet“, sagt Reiter zufrieden.
Boehringer Ingelheim Pharma setzt
auch im Sondermaschinenbau auf die
additive Fertigung. Bild: Boehringer Ingelheim
Pharma GmbH & Co. KG
Boehringer Ingelheim hat für einen Laborroboter eine Punkt-Absaugung gedruckt.
Bild: Mark3D
Früher waren mehrere Schritte bis zum fertigen Bauteil
nötig, die den ganzen Prozess in die Länge gezogen haben:
Konstruktion, Materialauswahl, was ist im Lager
vorrätig, was muss bestellt werden, Werkstattzeichnung
anfertigen, in die Produktion einplanen, Rohmaterial
bearbeiten. Aus all dem ergab sich eine Fertigungszeit
von sechs bis acht Wochen. Mit dem 3D-Druck sind die
Bauteile in zwei Tagen fertig. So ist Boehringer Ingelheim
jetzt unabhängiger von internen oder externen
Ressourcen.
Mark Two 3D-Drucker
Der Markforged Mark Two 3D-Drucker ist ein echter Allrounder, mit
dem hochstabile Bauteile gefertigt werden können. Mit Hilfe der
integrierten Endlosfaser aus Carbon werden Festigkeiten von Aluminium
bei hoher Gewichtsreduzierung und Designfreiheit zu geringen
Kosten erreicht.
Materialien:
• Onyx
• Glasfaser
• Carbonfaser
• Kevlarfaser
• Hochtemperatur-Glasfaser
additive September 2021 19

Projekt des Monats
Beispiele aus der Praxis
Für einen Laborroboter hat Boehringer Ingelheim eine
Punkt-Absaugung gedruckt, ohne Stützstruktur und
aufgrund der Bohrungen im Inneren fast hohl. „Das
war eine Herausforderung, aber es lohnt sich, an die
Grenzen der Technologie zu gehen“, sagt Reiter.
Ein weiteres 3D-Druck-Projekt war ein Handling-
Gerät, das in einem Laborroboter zum Vermahlen von
Gewebeproben eingesetzt wird. Im Entwicklungsprozess
wurde das Gerät noch manuell betrieben, um dann
später um ein Getriebe erweitert zu werden. Infolge der
Automatisierung mit dem motorbetriebenen Getriebe
kann das Labor mehr Proben in kürzerer Zeit ausführen.
Alle schwarzen Bauteile am Handling-Gerät inklusive
den Zahnrädern im Getriebe sind 3D-gedruckt.
Ein anderes Beispiel ist eine Produktzuführung für eine
Verpackungsanlage: Diese wurde bisher aus mehreren
Bauteilen gefertigt. Jetzt kann sie als ein komplettes
Teil gedruckt werden. „Eine Zuführung muss reibungslos
funktionieren, da darf nichts hängen bleiben. Größere
Teile verkleben wir mit einem industrietauglichen Sekundenkleber
und einer Zapfenverbindung. Somit kommen
wir mit dem gegebenen Bauraum sehr gut zurecht.“
■
Mark3D GmbH
www.mark3d.com
In diesem Handling-Gerät für einen Laborroboter, das zum Vermahlen von Gewebeproben
eingesetzt wird, sind alle schwarzen Bauteile inklusive der Zahnräder
3D-gedruckt. Bild: Mark3D
Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG
www.boehringer-ingelheim.de
Auch diese Produktzuführung für
eine Verpackungsanlage wurde im
3D-Druck hergestellt. Bild: Mark3D
20 additive September 2021

Industrie
| Das Kompetenznetzwerk der Industrie
.event
www.additive.industrie.de
24. Anwenderforum
Additive
Produktionstechnologie
DIGITAL EDITION | 10. Juni 2021
additive September 2021 21
Bild: Fraunhofer IPA

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24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
MESSUNG DES FOKUSSIERTEN LASERSTRAHLS IST ENTSCHEIDEND
Reproduzierbarkeit –
Wunsch oder Wirklichkeit?
Selektives Laserschmelzen lässt sich nur dann für die Serienproduktion
nutzen, wenn die gefertigten Produkte einen gleichbleibend
hohen Qualitätsstandard erzielen. Dies gelingt nur, wenn sämtliche
Prozessparameter in der AM-Anlage vollständig reproduzierbar
sind. Doch wie lässt sich die Stabilität der Laserparameter gewährleisten?
Autor: Nicolas Meunier, Business Development Manager, MKS Instruments – Ophir
Reproduzierbarkeit geht mit konstanten
Prozessparametern einher.
Beim selektiven Laserschmelzen ist
es deshalb unerlässlich, auch die
Parameter des fokussierten Laserstrahls
zu prüfen. Zu stark ist der
Einfluss der optischen Komponenten,
die benötigt werden, um den
Laserstrahl in Größe, Form und/
oder mit dem benötigten Intensitätsprofil
an die jeweilige Maschinenkonfiguration
anzupassen: verschmutzte
Schutzgläser, verstellte
Optiken oder die Alterung der Linsen
können die Strahlintensität auf
der Bauebene signifikant beeinflussen.
Bleibt diese Änderung unbemerkt,
leiden unter Umständen
Festigkeit und Oberflächenqualität.
Um dies auszuschließen, sollte
die Laserleistung regelmäßig überprüft
werden.
Dazu entwickelte MKS Instruments
das Messgerät Ophir Ariel
zur Stand-alone-Messung der Laserleistung.
Die Grundfläche des
Messgeräts ist kleiner als die einer
Spielkarte und es arbeitet autark
ohne Kühlung, Stromversorgung
oder Datenkabel. Ändert sich die
gewünschte Leistung auf der Bauebene,
können sofort weitere Prüfungen
durchgeführt werden, um
den Baujob nicht zu gefährden.
Weitere Effekte erfassen
Gerade bei komplexen additive
Baujobs empfehlen sich weitergehende
Messungen des Laserstrahls.
Es gilt, thermische Effekte
Bild: MKS Instruments
Das kompakte Ophir Ariel Leistungs -
messgerät lässt sich auch in beengten
Umgebungen nutzen.
wie die ‚thermische Linse‘ zu berücksichtigen,
die zu Fokusshift
und damit zu einer Änderung von
Größe oder Position des Strahlfokus
führt. Die einzige Technologie,
mit der sich dieser zeitabhängige
Effekt erfassen ließe, ist die berührungslose
Messtechnik, die auf der
Methode des Rayleigh-Scattering
des Laserstrahls basiert.
Um diese Technologie in der additiven
Fertigung anzuwenden, entwickelte
MKS das Ophir Beam-
Watch AM Messgerät. Strahlposition,
Einfallswinkel, Fokusgröße
und -position sowie Qualitätsparameter
wie M² und Strahlkaustik
lassen sich in Echtzeit messen. Sie
geben sofort Auskunft darüber, ob
der Strahl ausgerichtet und die Arbeitsebene
im Fokus ist.
Gerade bei Leistungsdichten von
mehr als 2 MW/cm 2 , wie sie bei
der additiven Fertigung häufig verwendet
werden, erweist sich die
berührungslose und verschleißfreie
Messung der Strahlkaustik als vorteilhaft.
Da das Messgerät eine
Leistung von bis zu 1 kW über eine
Dauer von mehr als 2 min ohne
aktive Kühlung aufzeichnen kann,
trägt es wesentlich dazu bei, dass
Reproduzierbarkeit nicht länger
ein Wunsch bleibt, sondern Wirklichkeit
■
wird.
Ophir Spiricon Europe GmbH
www.ophiropt.de
Ophir BeamWatch
AM liefert sekunden -
schnell zuverlässige
Messergebnisse.
Bild: MKS Instruments
22 additive September 2021

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24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
READY FOR PRODUCTION: LASERAUFTRAGSCHWEIßEN MIT DRAHT UND PULVER
Der AM Cube: Ein echtes
Multitalent im 3D-Metalldruck
Die Chiron Group SE hat mit dem AM Cube eine neue Ära des Laserauftragschweißens
eingeläutet. Von der Beschichtung von Bauteilen
über die Reparatur bis hin zur endkonturnahen Fertigung von Halbzeugen
mit automatischem Auftragskopfwechsel: Der AM Cube ist
ein echtes Multitalent. Dieser wird in Kürze um AM Coating ergänzt,
eine innovative Lösung für die Beschichtung von Bremsscheiben.
Autor: Axel Boi, Head of Additive Manufacturing, Chiron Group SE
Bild: Chiron Group
Vor zwei Jahren begann die Chiron
Group SE, Spezialist für die
CNC-gesteuerte Fräs- und Drehbearbeitung,
mit der additiven Fertigung.
Diese Technologie, die vor
allem für kleinere Stückzahlen ausgelegt
ist, eignet sich sehr gut für
den Einsatz im Maschinen- und
Werkzeugbau, in der Energieerzeugung
oder im Aerospace-Bereich.
Die erste Anlage, der AM Cube,
wurde im Frühjahr 2020 vorgestellt
und zeigt sich aktuell im ersten
industriellen Einsatz bei der
eidgenössischen Stellba AG.
Der Chiron Group ist es gelungen,
mit einer Anlage, basierend auf patentierter
Technik, beide gängigen
Verfahren – Laserauftragschweißen
mit Draht und mit Pulver –
umfassend zu bedienen. Zentraler
Vorteil des AM Cube ist außerdem
der automatische Wechsel des Auftragskopfes
im laufenden Prozess.
Die Anlage ist mit insgesamt drei
Auftragsköpfen ausgestattet.
Komplexe Bauteile in
kleinen Serien fertigen
Der AM Cube ist eine moderne
Kombilösung für die generative
Fertigung. Aufgebaut ist er wie eine
klassische Werkzeugmaschine
mit kartesischem Koordinatensystem.
Insbesondere bei kleineren
Stückzahlen sowie großen Bauteilen
mit langen Beschaffungszeiten
und hohen Materialpreisen spielt
die Plattform ihre Stärken aus. Ein
komplexes Werkstück erfordert
ein hohes Auftragsvolumen und
zusätzlich eine gute Oberflächenqualität?
Kein Problem für den
AM Cube, der beides kann. Mit
geringem Aufwand lässt sich der
AM Cube von vierachsiger auf
fünfachsige Bearbeitung umrüsten
und ermöglicht einen automatisierten,
mannlosen Betrieb unter
Berücksichtigung sämtlicher relevanter
Sicherheitsanforderungen –
sofern gewünscht auch unter
Schutzatmosphäre.
Prozessdokumentation
zur Qualitätssicherung
Zur Dokumentation der Prozessdaten
wurde die Softwarelösung
DataLine der Chiron Group für
den 3D-Druck weiterentwickelt.
So erfasst DataLine AM auch für
die additive Fertigung eine Vielzahl
von Prozessgrößen wie Laserleistung
oder Schmelzbadtemperatur
und bildet diese in einer übersichtlichen
Prozessdatenvisualisierung
live am Monitor ab. Ebenfalls
neu: VisioLine AM. Über eine
Kamera im Arbeitsraum wird der
Schweißvorgang in Echtzeit erfasst
und mit einem einheitlichen Zeitstempel
in der Sensordatenbank
abgelegt. Neben der Prozessdokumentation
stehen somit eine Vielzahl
von Analysefunktionen sowie
die Möglichkeit zur Optimierung
■
des Prozesses zur Verfügung.
Chiron Group SE
www.chiron-group.com
Bild: Chiron Group
Der Vorteil beim
Laserauftrag -
schweißen mit
Draht: hohe Auf -
tragsraten und
kein Material -
verlust.
Ausgestattet mit
drei Auftrags -
köpfen kann der
AM Cube Draht
wie auch Metall -
pulver verarbei -
ten.
additive September 2021 23

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24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
HOCHFESTER, NICHTROSTENDER, AUSTENITISCHER STAHL FÜR DEN 3D-DRUCK
Neue Werkstoffe für die
additive Fertigung
Die Anlagentechnik in der additiven Fertigung entwickelt sich rasant.
Dabei erfolgen die meisten Entwicklungen aus Sicht der Fertigungstechnik.
Aus dem Blickwinkel der werkstofftechnischen Prozesskette
wird die additive Fertigung hingegen nur wenig betrachtet,
wodurch Potenziale ungenutzt bleiben. Autor: Dr. Horst Hill und Dr. Andreas Mohr
Die Legierung Printdur HSA eignet
sich u. a. für Anwendungen im allge -
meinen Maschinenbau oder in der
Kraftwerks- und Automobilindustrie.
Bild: Deutsche Edelstahlwerke
Bei der Werk -
stoffentwicklung
wurde auf das
Legierungsele -
ment Nickel ver -
zichtet, um den
Health-and-
Safety-Aspekt zu
verbessern.
In der metallischen additiven Fertigung
mittels LPBF-Verfahren (Laser
Powder Bed Fusion) ist 316L
(1.4404) das am häufigsten eingesetzte
Metallpulver. Der Grund
hierfür liegt in der sehr guten Verarbeitbarkeit
des 316L mittels
3D-Druck und seiner guten Korrosionsbeständigkeit.
Jedoch sind die
mechanischen Eigenschaften des
Werkstoffes dürftig. Somit kann
der Werkstoff nur für Bauteile mit
einer geringen mechanischen Belastung
eingesetzt werden.
Werkstoffeigenschaften
deutlich verbessert
Das Ziel bei den Deutschen Edelstahlwerken
war es, einen Werkstoff
für das LPBF-Verfahren zu
entwickeln, welcher der 316L in
Bezug auf die mechanischen und
chemischen Eigenschaften übertrifft,
jedoch genauso unkompliziert
zu verarbeiten ist.
Dabei wurde bei der Legierungsentwicklung
immer berücksichtigt,
dass der Werkstoff per LPBF-Verfahren
verarbeitet wird und somit
sehr schnellen Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten
ausgesetzt
ist. Auf Basis von thermodynamischen
Berechnungen wurde eine
Legierung designt, die die Elemente
Kohlenstoff und Stickstoff
nutzt, um die mechanischen Eigenschaften
im gedruckten Zustand
stark zu erhöhen. So besitzt der
entwickelte Werkstoff Printdur
HSA (High Strength Austenite) eine
doppelt so hohe Streckgrenze
und Zugfestigkeit wie der normalerweise
eingesetzte 316L. Ebenfalls
deutlich erhöht ist die Korrosionsbeständigkeit
gegen Lochkorrosion.
Dabei kann der Printdur
HSA mit identischen Druckparametern
wie der 316L verarbeitet
werden, wodurch der Anwender
nur einen Pulverwechsel vollziehen
muss, ohne die Parameter dem
neuen Pulver anzupassen.
Des Weiteren wurde in der Legierungsentwicklung
ein Wunsch vieler
Anwender berücksichtigt und
auf das Legierungselement Nickel
verzichtet. Somit ist der Anlagenbediener
beim Pulverhandling keiner
Nickelbelastung ausgesetzt
und der Health-and-saftey-Aspekt
wird deutlich verbessert.
Legierung bietet hohe
Anwendungsvielfalt
Insgesamt wurde mit dem Printdur
HSA eine Legierung maßgeschneidert
für die additive Fertigung entwickelt.
Aufgrund ihrer Eigenschaften
besitzt diese vielfältige
Anwendungsmöglichkeiten im allgemeinen
Maschinenbau, bei Lebensmittel-
und Chemieanlagen,
Pumpenbauteilen oder der Kraftwerks-
und Automobilindustrie.
Diese Eigenschaften überzeugten
ebenfalls die Jury der „Nace Corrosion
Virtual Conference & Expo
2021“, sodass der Printdur HSA
mit dem „MP Corrosion Innovation
of the Year Award 2021“ ausgezeichnet
■
wurde.
Bild: Deutsche Edelstahlwerke
Deutsche Edelstahlwerke
Specialty Steel GmbH & Co. KG
www.dew-stahl.com
www.dew-powder.com
24 additive September 2021

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24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
▶
WIE MULTI-LASER-SYSTEME DEN INDUSTRIELLEN EINSATZ DER SLM-TECHNOLOGIE VORANTREIBEN
Vom Zukunftsprojekt zur realen
Produktionstechnologie
Verschiedenste Industriebetriebe setzen bereits heute die metallbasierte
additive Fertigung in Serie ein, um den Unternehmenserfolg
langfristig zu sichern. Treibende Faktoren auf dem Weg zum industriellen
Einsatz der SLM-Technologie sind unter anderem die Senkung
der Bauteilkosten sowie eine nachvollziehbare, gleichbleibend
hohe Qualität. Autor: Ralf Frohwerk, Global Head of Business Development, SLM Solutions
Maßgeblich zum Erfolg der metallbasierten
additiven Fertigung
tragen Multi-Laser-Systeme bei.
Durch den Einsatz mehrerer
gleichzeitig arbeitender Laser lässt
sich die Produktivität bei gleichbleibend
hoher Qualität steigern.
Wie das funktioniert, zeigt die
12-Laser-Maschine NXG XII 600
von SLM Solutions.
Die NXG XII 600 verfügt über 12
Laser mit jeweils 1 kW Leistung
und einen quadratischen Bauraum
von 600x600x600 mm. Im Vergleich
zu einer SLM-Solutions-
Maschine in Single-Laser-Konfiguration
ist die NXG XII 600 damit
zwanzigmal so schnell. Durch
technische Innovationen erreicht
die Maschine höchste Produktivität
und Zuverlässigkeit. Optimal
für die Serienproduktion von hohen
Stückzahlen oder großen Metallbauteilen
ausgelegt, eröffnet
die NXG XII 600 zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten
in der
Automobil- und Luftfahrtindustrie
und ebnet damit den Weg zur industriellen
Serienproduktion.
Durch eine solch hohe Anzahl an
gleichzeitig arbeitenden Lasern bildet
sich auch mehr Kondensat und
Ruß. Um solche Ablagerungen, die
den SLM-Solutions-Prozess erheblich
stören, zu vermeiden, verfügt
die NXG XII 600 über eine neue
Gasströmung, ein optimiertes Baukammerdesign
und die patentierte
und bewährte Sinterwandtechnologie
von SLM Solutions. Auch die
patentierte bidirektionale Beschichtung
wurde kompakter gestaltet
und für den Gasstrom optimiert.
So erreichen die Anwender
homogene Bauteil eigenschaften
über die gesamte Bauplattform.
Machbarkeitsnachweis
bei Porsche
Die 12-Laser-Maschine NXG XII 600
von SLM Solutions.
Ein Unternehmen, das die Produktivität
der NXG XII 600 bereits
testen konnte, ist Porsche. In einem
Proof-of-Concept mit der
NXG XII 600 wurde ein komplettes
E-Antriebsgehäuse mit einem
innovativen AM-Design erfolgreich
gefertigt. Das Gehäuse vereint
nicht nur sämtliche Vorteile
der additiven Fertigung, der Clou:
Die Fertigung des Bauteils dauerte
ohne die Herstellung von aufwendigen
Druckgusswerkzeugen nur
21 Stunden. Zudem werden durch
die Fertigung des Bauteils in einem
Vorgang zahlreiche Montageschritte
■
eingespart.
SLM Solutions Group AG
www.slm-solutions.com
Bild: SLM Solutions
E-Antriebsgehäuse
von Porsche,
gebaut auf der
NXG XII 600.
Ablagerungen im
Bauraum vermeiden
Bild: SLM Solutions
additive September 2021 25

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24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
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NEUER ANSATZ IM 3D-METALLDRUCK
Wirtschaftliche Produktion
ab Losgröße 1
Der 3D-Metalldruck verändert viele Produktionsprozesse in der Industrie.
Gegenüber herkömmlichen Methoden punktet er mit Flexibilität
und geringerem Materialverbrauch. Ein Verfahren auf Basis
von Draht und Lichtbogenschweißen bietet überzeugende Vorteile
gegenüber dem pulverbasierten Druck.
Autor: Sascha Ungewiss, Business Development and Key Account Manager, GEFERTEC
Bild: GEFERTEC
Nach dem Drucken wird das
Bauteil mittels Fräsen oder
Drehen endbearbeitet.
Beim 3D-Metall -
druck wird
Draht mit be -
währter Licht -
bogentechnolo -
gie Schicht für
Schicht aufge -
schmolzen.
Drähte als Ausgangsmaterial.
Größter Vorteil ist die sehr hohe
Aufbaurate, mit der sich selbst
große und schwere Bauteile in hoher
Geschwindigkeit drucken lassen.
Je nach Werkstoff entstehen
bis zu 600 cm³ (5 kg/h) pro Stunde.
Dadurch eignet sich das Verfahren
für die schnelle und wirtschaftliche
Fertigung größerer
Werkstücke aus Stahl, Titan, Aluminium
oder auch auf Nickelbasis.
Bild: GEFERTEC
Geschwindigkeit, niedrige Kosten
und hohe Qualität – dies sind die
wesentlichen Anforderungen, die
an Verfahren in der Fertigung von
Metallteilen gestellt werden. Abhängig
von Stückzahlen, Größe
und Komplexität des Bauteils sowie
des gewählten Metalls sind
unterschiedliche Fertigungsmethoden
verfügbar. Speziell additive
Verfahren haben sich in den vergangenen
Jahren immer mehr Anwendungsbereiche
erobert. Im
3D-Metalldruck setzen die meisten
Anbieter auf pulverbasierte Techniken.
Diese ermöglichen sehr feine
Strukturen, sind jedoch häufig
in Geschwindigkeit und Baugröße
limitiert. Ein weiterer Nachteil:
Das Material ist teuer und das
Handling des Pulvers vergleichsweise
komplex.
Schicht für Schicht
Die Berliner Gefertec GmbH setzt
auf das bewährte Schweißverfahren
mit Lichtbogen (Wire Arc Additive
Manufacturing, WAAM).
Ausgangsmaterial ist Draht, der
Schicht für Schicht aufgeschmolzen
wird. Die Fertigung des endkonturnahen
Werkstücks erledigt
die Maschine anhand von CAD/
CAM-Daten vollautomatisch. Die
Endbearbeitung erfolgt mit herkömmlicher
CNC-Frästechnik.
Dieses Verfahren bietet eine Reihe
von Vorteilen: Durch den Einsatz
von Draht entfällt das aufwendige
Pulverhandling. Zudem sind die
meisten Werkstoffe zu deutlich
niedrigeren Kosten bereits in
Drahtform erhältlich. Grundsätzlich
eignen sich alle schweißbaren
Hohe Designfreiheit
Durch den Auftragsprozess erhalten
Anwender mehr Designfreiheit.
Die Werkstoffausnutzung ist
im Vergleich zu spanenden Fertigungsverfahren
stark optimiert,
was vor allem bei teuren Werkstoffen
wie Titan die Materialkosten
um bis zu 60 % reduziert.
Der 3D-Metalldruck mit WAAM-
Technologie eignet sich insbesondere
für Anwendungen, bei denen
es auf Wirtschaftlichkeit und
Schnelligkeit ankommt: etwa bei
der Bereitstellung von Ersatzteilen
oder der Fertigung von hochwertigen
Rohlingen für die spanende
Bearbeitung. In Industrien wie
dem Maschinen- und Anlagenbau,
Bahn, Schifffahrt, Energie, Öl &
Gas sowie Luftfahrt ist das Verfahren
bereits vielfach im
■
Einsatz.
GEFERTEC GmbH
www.gefertec.de
26 additive September 2021

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24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie
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AMBITIONIERT IN DIE ZUKUNFT DER ADDITIVEN FERTIGUNG
3D-Druck in Metall macht
beinahe Unmögliches möglich
Die additive Fertigung hängt wie keine andere Fertigungsmethode
von der Praxiserfahrung in den einzelnen Prozessschritten ab. Die
Toolcraft AG fertigt seit 2011 3D-gedruckte Bauteile und vereint die
komplette Prozesskette unter einem Dach – von der Konstruktion
und Simulation über die Fertigung und zerspanende Weiterbearbeitung
bis hin zur optischen, taktilen und zerstörungsfreien Prüfung
der Bauteile.
Autor: Uwe Schulmeister, Bereichsleiter Additive Fertigung, Toolcraft
Der 3D-Druck in Metall erfreut
sich einer stetig steigenden Nachfrage.
Wurden zu Beginn vornehmlich
Prototypen gefertigt, kommt
das Additive Manufacturing heute
in vielen Branchen zur (Klein- und
Mittel-)Serienherstellung zum Einsatz.
Die Vorteile des Verfahrens
liegen auf der Hand: Funktionsintegrationen,
die Verarbeitung
schwer zerspanbarer Materialien
sowie die Herstellung komplexer
Geometrien innerhalb kürzester
Zeit bei besonders geringem Werkstoffabfall.
Geringe Stückkosten
lassen sich sehr wirtschaftlich abbilden.
Auch dem Innovationspotenzial
sind keine Grenzen gesetzt.
Die Vorteile gegenüber konventionellen
Herstellverfahren sind vielfältig.
Software optimiert die
Konstruktion
Spezielle Software-Funktionen zu
Topologie-Optimierung und FEM-
Berechnungen ermöglichen die optimale
Konstruktion der Bauteile.
Damit analysiert der Konstrukteur
die später auf das Bauteil einwirkenden
Kräfte. Somit lässt sich eine
maximale Gewichtsreduktion
unter Erhalt der notwendigen Eigenschaften
des Bauteils errechnen.
Leichtbauteile „verlieren“ auf
diese Weise nicht nur an Gewicht,
sondern erhalten zudem eine optimierte
Bauweise.
Hohe Kompetenz in der
additiven Fertigung
Seit 2011 fertigt Toolcraft 3D-gedruckte
Präzisionsbauteile. Damals
mit einer Maschine gestartet,
stehen heute zwölf Anlagen sowie
eine LMD-Anlage (Laserauftragschweißen)
zur Verfügung. Die
Software NX von Siemens gewährleistet
dabei die Datendurchgängigkeit
entlang der gesamten Prozesskette.
Der ganze Prozess ist
Nadcap zertifiziert und entspricht
somit den hohen Anforderungen
der Luft- und Raumfahrt. Auch
der TÜV Süd hat sein Qualitätssiegel
vergeben.
Mit seinem neuen Geschäftsbereich
möchte das Unternehmen
seine langjährige Erfahrung an die
Industrie weitergeben. AMbitious
powered by Toolcraft ist Partner
für Beratung, Schulung und Software
im Bereich Additive Manufacturing
(AM). Dabei unterstützt
das Unternehmen seine Kunden individuell
entlang der gesamten
AM-Prozesskette – von der Strategieberatung
über die Implementierung
des Fertigungsverfahrens bis
hin zur Unterstützung bei der Zertifizierung.
Das Portfolio umfasst
Schulungen zur additiven Fertigung
(Basic, Expert und Choose
your own Level) sowie zur NX-
Software von Siemens. AMbitious
ist zudem Siemens NX AM Smart
■
Expert Partner und Reseller.
Toolcraft setzt seit 2019 auf das Laserauftragschweißen
(LMD, Laser Metal Deposition).
Leichtbauteil aus der Luftfahrt.
Toolcraft AG
www.toolcraft.de
Bild: Toolcraft
Bild: Toolcraft
additive September 2021 27

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NEUE MÖGLICHKEITEN DURCH GEOMETRIEFREIHEIT IN DER ADDITIVEN FERTIGUNG
Anwendungen von Hochleistungskunststoffen
im 3D-Druck
Hochleistungskunststoffe wie PEEK oder PEI sind seit vielen Jahren
in Industrien wie der Medizintechnik, der Raumfahrt oder dem Maschinenbau
etabliert. Der 3D-Druck mit solchen Werkstoffen hingegen
erfreut sich erst in den letzten Jahren größerer Beachtung.
Neue 3D-Drucker und optimierte Materialien ermöglichen die Realisierungen
von bisher technisch nicht möglichen oder unwirtschaftlichen
Anwendungen. Autor: Timm Woszidlo, Senior Application Expert, INTAMSYS
Verschiedenste
Anwendungen
aus Hochleis -
tungskunststof -
fen wie PEEK,
PEKK, PEI
und PPSU.
Kontrollpanel
aus ULTEM
9085 für den
Endeinsatz im
Zug.
Bild: INTAMSYS
Die Anwendungen mit Hochleistungskunststoffen
könnten kaum
vielfältiger sein. Bedingt durch die
hohe Formfreiheit und die guten
Materialeigenschaften ergibt sich
eine nahezu endlose Anwendungsvielfalt.
Außerdem ist mit dem
3D-Druck im FFF-Verfahren die
Herstellung von Bauteilen ab Losgröße
1 möglich, was Anwendungen
ermöglicht, die mit konventioneller
Fertigung nicht tragbar gewesen
wären. Besonders die effektive
Materialnutzung im Vergleich
zu spanenden Prozessen kann bei
komplexen Bauteilen sogar zu geringeren
Materialkosten führen.
Oft werden Hochleistungskunststoffe
mit einer sehr hohen Temperaturbeständigkeit
von bis zu
260 °C (PEEK) in Verbindung gebracht.
Dabei gibt es noch viele
andere Eigenschaften, die diese
Materialien einzigartig machen.
Dazu zählen eine hohe Festigkeit
(bei geringem Gewicht), eine sehr
gute chemische Beständigkeit, eine
hohe Verschleißfestigkeit, eine inhärente
Flammhemmung und viele
weitere nützliche Eigenschaften.
Nichtsdestotrotz unterscheiden
sich die Materialien erheblich – jedes
hat seine Stärken, Schwächen
und speziellen Anwendungen.
Breites Anwendungsfeld
Bild: INTAMSYS
Typische Anwendungen sind Vorrichtungen,
Ersatzteile, Prototypen
oder Endteile für die Kleinserienfertigung.
Dabei gibt es verschiedene,
spezifische Anwendungen,
zum Beispiel chemisch-beständige
Vorrichtungen oder Greifer mit
besonderes geringem Gewicht bei
hoher Festigkeit. Insbesondere die
hohe Festigkeit in z-Richtung, bedingt
durch den beheizten Bauraum
der Intamsys-Drucker ermöglicht
Anwendungen, die in der
Vergangenheit undenkbar waren.
Oftmals lassen sich auch Anwendungen
aus Metallen wie zum Beispiel
Aluminium ersetzen, da das
Gewichts/Festigkeits-Verhältnis
ähnlich ist, aber Eigenschaften wie
die Korrosionsbeständigkeit deutlich
verbessert werden.
Ein Kontrollpanel aus ULTEM
9085 besticht nicht nur durch seine
niedrige Flammentwicklung,
sondern insbesondere durch die
geringe Rauchentwicklung und die
geringe Toxizität. Diese Eigenschaften
machen ULTEM 9085 im
gesamten Transportsektor nützlich,
egal ob Luft- und Raumfahrt
oder im Schienenverkehr.
Die Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen
setzt sowohl an
der Düse als auch im Bauraum des
3D-Druckers hohe Temperaturen
voraus. Mit dem Intamsys PRO
610 HT lassen sich nahezu alle erhältlichen
Hochleistungskunststoffe
auf dem Markt verarbeiten.
Insbesondere im Bauraum (bis zu
300 °C) und am Druckkopf (bis zu
500 °C) sind hier nahezu keine
■
Grenzen gesetzt.
INTAMSYS Technology Co. Ltd.
www.intamsys.com
28 additive September 2021

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WIE DER 3D-DRUCK PROZESSE SCHNELLER, EFFIZIENTER UND KOSTENGÜNSTIGER MACHT
Hybride Fertigung sorgt für
dynamische Prozesse
Die leistungsstarken 3D-Drucker von Formlabs ermöglichen es
Unternehmen, hochpräzise Teile in kürzester Zeit vor Ort zu drucken.
In der hybriden Fertigung ergänzt der 3D-Druck klassische
Herstellungsverfahren wie den Spritzguss. Arbeitsabläufe werden
so dynamischer und unabhängiger.
Autor: Raphael Rieffel
Der 3D-Druck wird oft singulär für
das Rapid Prototyping, für Funktions-
und Demonstrationsmodelle
oder die Fertigung von Kleinserien
verwendet. 3D-Druck und klassische
Fertigungsverfahren wie die
CNC-Bearbeitung oder der Kleinserienspritzguss
können in neuen
hybriden Arbeitsabläufen auch gemeinsam
eingesetzt werden. Fertigungsprozesse
werden somit flexibler
und effektiver. Dank der betriebsinternen
Fertigung mit den
leistungsstarken SLA-3D-Druckern
von Formlabs werden Unternehmen
unabhängiger von Lieferketten
und können dynamisch auf Veränderungen
im Markt reagieren.
SLA-Drucker für hochwertige
Oberflächen
Mit dem SLA-3D-Drucker Form3
von Formlabs können Ideen sofort
umgesetzt und Prototypen je nach
Größe innerhalb weniger Stunden
vor Ort gedruckt, getestet und bei
Bedarf angepasst werden. Dabei
ist nicht nur die Technologie entscheidend,
sondern auch die Vernetzung
der Arbeitsprozesse. Nur
so kann eine reibungslose Integration
des digitalen Workflows garantiert
werden. Formlabs hat dafür
SLA- und SLS-3D-Drucker entwickelt,
die leicht zugänglich sind,
keine großen Investitionen erfordern
und Teile mit einer sehr hohen
Oberflächenqualität drucken.
Durch 3D-gedruckte Teile können
die Kosten für den Werkzeug-, Formen-
und Vorrichtungsbau signifikant
reduziert werden, die Lieferzeiten
verringern sich drastisch.
Mit neuen Glasfaser-verstärkten
Materialien wie dem Rigid10K
können sogar gängige Kunststoffe
wie PP, PC, PA, ABS oder PC-ABS
eingespritzt werden.
Spritzgießwerkzeug
additiv gefertigt
Die Firma 3D Strong GmbH setzt
in der Fertigung auf spezielle 3Dgedruckte
Spritzgießwerkzeuge. Für
die Harting GmbH hat das Team
kürzlich eine Kleinserie von Steckverbindungen
aus PA und PC-GF20
mit einem solchen Werkzeug im
Spritzgießverfahren hergestellt. Dabei
konnten 30 Bauteile pro Schuss
produziert und dadurch die Stückkosten
signifikant reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil ist der Gewinn
von neuem Know-how. Schon bei
der Konstruktion der Bauteile können
Spezifikationen wie minimale
Wandstärken, Toleranzen und Abstände
eingeplant werden. Damit
lassen sich auch kleine Losgrößen
von Bauteilen wirtschaftlich fertigen,
insbesondere dort, wo der klassische
Werkzeugbau zu aufwendig
■
oder zu teuer ist.
Formlabs GmbH
www.formlabs.com
Bild: Formlabs
Kosten und
Lieferzeiten im
Werkzeug- und
Formenbau
können durch
additive Ferti -
gung gesenkt
werden. Kleinse -
rien lassen sich
so wirtschaftlich
abbilden.
Hybride Produk -
tionsprozesse
erlauben die
Kombination
des 3D-Drucks
mit klassischen
Verfahren.
Bild: Formlabs
additive September 2021 29