A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Metall frisch gedruckt

01  Beispiel einer Printing-Plattform mit gedrucktem 3D-Metallobjekt. So lassen sich komplexe Geometrien realisieren,  von denen Konstrukteure bisher nur träumen konnten

01  Beispiel einer Printing-Plattform mit gedrucktem 3D-Metallobjekt. So lassen sich komplexe Geometrien realisieren, von denen Konstrukteure bisher nur träumen konnten

Der 3D-Metalldruck ist in der Serienproduktion angekommen. Fives Machining stellt als Spezialist für die additive Fertigung Hochleistungsmaschinen her. Mithilfe des Stromüberwachungssystems Locc-Box von Lütze setzt man das Ganze unter Strom und macht die Maschinen fit für den Weltmarkt.

Blickt man durch das Sichtfenster ins Innere der leise surrenden Maschine, sieht man kleine Laserblitze auf einem Belag aus feinstem Metallpulver flackern. Exakt an den vom CAD-Plan vorgegebenen Stellen im Pulverbett verschmilzt der Laserstrahl in seinem Spot die Metallpartikel. Dann senkt sich die Arbeitsfläche um den Betrag einer Schicht­dicke ab und eine Rakel streift das Pulverbett wieder glatt. Daraufhin wird im geradezu magischen Prozessleuchten eine weitere Schicht vom Laser in das Pulver geschrieben. Der Zyklus wiederholt sich, bis Schicht für Schicht ein komplettes Bauteil entstanden ist (Bild 1). Das kann ein filigranes Federelement aber auch ein massives Teil, wie eine Turbinenschaufel, ein Wärmetauscher oder ein hochfestes Flugzeugbauteil, sein. Nach der Reinigung von überschüssigem Pulver lässt sich das gedruckte Teil nach Bedarf bearbeiten oder sofort verwenden.

Raffinierte Geometrien möglich

Das Besondere an dieser Form des 3D-Metalldrucks, im Fachjargon auch selektives Laserschmelzen genannt: Mit typischen Schichtstärken zwischen 15 µm und 500 µm werden die Bauteile in Serie gefertigt. Verwendung finden sie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, Automotive, Medizintechnik oder in optischen und optoelektronischen Produkten. Verwandte Verfahren sind das Laser­­sintern und das Elektronenstrahlschmelzen. Gemeinsam ist allen dreien, dass sich mit ihnen komplexe Geometrien realisieren lassen, von denen Konstrukteure bisher nur träumen konnten: etwa Hinterschneidungen, integrierte Temperierkanäle und Luft­injektoren oder offen-poröse Leichtbaustrukturen.

Vom Prototypenbau zur Serienfertigung

02  Der 3D-Metalldrucker Formup 350 von Addup kann Edelstahl-, Nickel-, Titan- sowie Aluminiumlegierungen drucken und hat ein Bauvolumen von 350 mm × 350 mm × 350 mm

02  Der 3D-Metalldrucker Formup 350 von Addup kann Edelstahl-, Nickel-, Titan- sowie Aluminiumlegierungen drucken und hat ein Bauvolumen von 350 mm × 350 mm × 350 mm

Bis vor wenigen Jahren war die Domäne des 3D-Drucks der Prototypenbau, vorwiegend in Kunststoff. Schrittweise ist daraus das Additive Manufacturing entstanden, also die Serienherstellung, und nun auch in Metall. Immer mehr druckbare Metalle und Legierungen in Form feinsten Pulvers eröffnen neue Einsatzmöglichkeiten, darunter Edelstähle, Titan, Aluminium, Nickel und viele mehr.

Einer der Innovationsführer auf dem Gebiet des 3D-Metalldrucks ist das französische Unternehmen Fives Machining [1]. Das Portfolio umfasst Werkzeugmaschinen unter anderem für das Hochleistungs-Laserschweißen oder eben den 3D-Metalldruck. Das Unternehmen ist Teil der internationalen Fives-Gruppe mit mehr als 100 Standorten in fast 30 Ländern. Die rund 8.700 Mitarbeiter entwickeln und produzieren Maschinen, Prozessanlagen und Produk­tionslinien für die weltweit größten Akteure verschiedenster Industrien – unter anderem auch für Addup [2] (Bild 2).

3D-Druck weltweit im Einsatz

Für den Markt des 3D-Metalldrucks werden mehrere Maschinen parallel gefertigt. Ohne eine effektive Organisation und Produktion geht da nichts. Deswegen sind Partner, wie Lütze [3] mit seinen Lösungen aus dem Bereich Energiemanagement, sehr eng in die Fertigung eingebunden. Für den Sektor Stromversorgung und -über­wachung liefert Lütze aus der Niederlassung in Beauchamp bei Paris pro Maschine ein komplettes Material-Kit zu. Dieses besteht jeweils aus drei Schaltnetzteilen der Compact-Serie, zehn Einheiten des Stromüber­wachungsystems Locc-Box sowie weiteren Netzteilen und Zubehör, wie speziell abgelängte Kupferschienen und Brückungskämme.

Um weltweit liefern zu können, entwickelt Fives Machining seine 3D-Metalldrucker permanent weiter. Dank aller nötigen Zulassungen der Stromversorgungs- und -über­wachungslösungen von Lütze sind diese mittlerweile auch in den USA lieferbar. Dasselbe gilt für das energieeffiziente und platzsparende Verdrahtungssystem von Lütze. Tatsächlich wird Fives in den Schaltschränken der neuesten Metalldrucker-Generation das schwing- und schockgeprüfte sowie UL-zertifizierte Airstream nutzen und so eine besonders platzsparende und energieeffiziente Schaltschrankverdrahtung inklusive homogenem Schaltschrankklima realisieren.

Effizienter Leitungsschutz

Die elektronische Überlast- und Kurzschluss-Überwachung Locc-Box von Lütze erfüllt die Forderung nach selektiver Abschaltung bei hoher Leitungsdämpfung und ermöglicht eine Einbindung in die vorhandene Kommunikationsebene. Für den sicheren Leitungsschutz sorgt die optimale Schaltung kapazitiver Lasten. Das System speichert Fehler und verhindert dadurch das erneute Auftreten der Störung beim nächsten Einschalten. Die Fehlerdiagnose erfolgt bei der Locc-Box per Hardware oder über Gateway zu verschiedenen Feldbussystemen.

Die Box, die es als ein- und zweikanalige Version auf 8,1 mm Baubreite gibt, verfügt über bis zu 50 Einstellvarianten in einem Modul. Der Anschluss erfolgt über Brücken statt dem aufwendigen Verdrahten. (no)


Literatur:
[1] Fives Machining, St. Céré/Frankreich: www.fivesgroup.com
[2] Addup, Cébazat/Frankreich: www.addupsolutions.com
[3] Friedrich Lütze GmbH, Weinstadt: www.luetze.com


Autor:
Mathieu Le Cocguen ist Vertriebsingenieur bei Lütze in Frankreich.