Vom Prototyping zum E-Manufacturing SLS-Technologie Beispiele in Metall und Kunststoff Ronald Hopp, Initial

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1 Sprechstunde LEICHTBAU weniger ist mehr, additive Fertigung Vom Prototyping zum E-Manufacturing Beispiele in Metall und Kunststoff Ronald Hopp, Initial Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 1

2 Vorstellung der Fertigungsprinzip SLS Technologie Kunststoff-Sinterprozess Vorteile, Nachteile, Eigenschaften, Post-Processing Werkstoffe + Fertigungstoleranzen Metall-Sinterprozess Vorteile, Nachteile, Eigenschaften, Post-Processing Werkstoffe + Fertigungstoleranzen E-Manufacturing CAD-Daten STL-Schnittstelle e-manufacturing Anwendungsbeispiele Kunststoff, Metall Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 2

3 Selektives Lasersintern (engl. Selective Laser Sintering) SLS, DMLS, SLM, ALM, EBM Aufschmelzen des Pulvers mit Laser Scanner Einheit Elektronenstrahl Infrarot-Heizung Vorgeheizter Bauraum bis knapp unter Schmelztemperatur Oxidationsverhinderung durch Stickstoffatmosphere, Argon Werkstoffe: Kunststoffe Metalle Korngrösse µ Quelle: inggo.com Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 3

4 Selektives Lasersintern Kunststoff-Sinterprozess Vorteile: niedrige Schmelztemperatur ( C) schnelle Fertigung (1-2 Tagen) keine Baustützen nötig Nachteile: raue Oberflächen Verzugsrisiko bei langen Bauteilen Eigenschaften: Amorphe (z.b. PC, PVC) Dichte 60-85% Spritzguss, geringer Schrumpf Post-Processing: Auskühlung im Pulverkuchen (6-24 H) Teile-Vereinzelung durch Siebeinrichtung u. Druckuftreinigung Nacharbeit von Hohlräumen, Bohrungen Entfernung von loses u. angesintertes Pulver Primen der Oberfläche Lackierung, Versigelung Teilevergrösserung durch Kleben, Schweissen Teilkristallin (PA, PEEK) Dichte 95% Spritzguss, erhöhter Schrumpf Quelle: Google Image Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 4

5 Selektives Lasersintern Kunststoff-Sinterprozess Verwendete Kunststoffe bei Initial: auf Basis PA12, EOS PA ungefüllt standard PA ungefüllt HD PA / GF PA / Alu PA / CF PA / FR (0,8mm mind.wandstärkte) (0,4mm) (0,8-1mm) (1,0mm) (1,5mm) (2,0mm) Fertigungstoleranzen: ±0,2 mm (Z), ±0,1% (x,y) Schichtdicke: µ HD-Version 60µ Bauraum: 200x250x330mm 700x380x560mm Quelle: Google Image Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 5

6 Selektives Lasersintern Metall-Sinterprozess Vorteile: vollständiges Aufschmelzen Nachteile: häufig mit Baustützen (Spannungskompensation) Nacharbeit längere Lieferzeit als beim Kunststoff-Sinterprozess Eigenschaften: identische Dichte wie gegossene Metallteile Post-Processing: Entfernung der Baustützen Schleifen Sandstrahlen Spanende Nacharbeit Teilevergrösserung durch Schweissen Thermische Nachbehandlung (Wkzg-Stahl) Quelle: Google Image Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 6

7 Selektives Lasersintern Metall-Sinterprozess Verwendete Metalle bei Initial: EOS Werkzeugstahl CrNi Ti Alu Edelstahl CrCo (0,3-0,4 mm mind.wandstärkte), T400 C (0,3-0,4mm), T650 C (0,3-0,4mm), T350 C (0,3-0,4mm), T120 C (0,4mm), T550 C (0,4mm), T1150 C Fertigungstoleranzen: ±0,05 mm Schichtdicke: 20-60µ Bauraum: 200x250x330mm 700x380x560mm Quelle: Google Image Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 7

8 Selektives Lasersintern Übersicht Maschinenhersteller (auszugsweise, alphabetisch) 3D System, Selektives Lasersintern Arcam, electron beam manufacturing Concept Laser, Lasercusing EOS, Lasersintern Phenix, Lasersintern Realizer, Laserschmelzen Renishaw, Laserschmelzen SLM-Solution, Lasersintern Trumpf, Direktes Laserformen Quelle: EOS Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 8

9 E-Manufacturing Betriebswirtschaftliche Aspekte/Geschäftsmodelle Elektronisch gestützte digitale 3D-Konstruktionsdaten dienen zum Manufactering Transformation in eine STL-Schnittstelle (Surface Tessellation Language) STL-Format beinhaltet die Beschreibung der Oberfläche von 3D-Körpern CAD-Daten STL-Schnittstelle e-manufacturing werkzeuglos und stückzahlunabhänging Konstruktion, Design und Fertigung von komplexen Strukturen hohes Maß an Designfreiheit Funktionsoptimierung und -integration Herstellung kleiner Losgrößen zu angemessenen Stückkosten Beispiel von Oberflächenmodellen Quelle: Google Image Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 9

10 E-Manufacturing Betriebswirtschaftliche Aspekte/Geschäftsmodelle Arbeitsschritte von der Konstruktion zur Fertigung Kunde: Konstruktionsphase, CAD-Daten Erstellung einer STL-Datei, Zeichnung Anfrage beim Dienstleister Dienstleister: techn. Machbarkeitsprüfung ev. Vorschlag der geeigneten Fertigungstechnologie Angebotserstellung Bei Auftragseingang: Überprüfung der STL-Datei, Fertigungstoleranzen Fertigung ev. Nacharbeit Auslieferung Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 10

11 Anwendungsbeispiele Kunststoff, Metall Anwendungen mit PA Medizintechnik Baubranche Spielwaren Funktionale Teile für die Erporbung Elastische Anforderungen Kleinserien mit Alu-Kugeln Quelle: INITIAL Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 11

12 Anwendungsbeispiele Kunststoff, Metall Anwendungen mit PA Designerbranche Leichtbau Modell-Idee für Leichtbauanwendungen Designermodell Quelle: Google Image Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 12

13 Anwendungsbeispiele Kunststoff, Metall Anwendungen in DMLS Motorsport Medizintechnik Automotive Prothesen für Medizintechnik Quelle: INITIAL Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 13

14 Anwendungsbeispiele Kunststoff, Metall Anwendungen in DMLS Diverse industrielle Anwendungen Fertigungsprozess beim Metalllasern hier Direct Metall Laser Sintering Quelle: INITIAL Sprechstunde Leichtbau Vom Prototyping zum E-Manufacturing 14

15 Initial Ihr Spezialist für Rapid-Manufacturing Konstruktionsbüro 3D-Digitalisierung Rapid Prototyping Direktes Metall-LaserSintern DMLS Werkzeugbau + Spritzguss Rapid Manufacturing Ronald Hopp Business Developer DACH Tel: +49 (0) Sprechstunde Leichtbau Kooperationspartner der Expert Business Development 15

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