3D Drucken Realität und Zukunft

Transkript

1 3D Drucken Realität und Zukunft SLS & SLM Additive Manufacturing Vortrag anlässlich: ITZ Innovations Transfer Zentralschweiz AF Cluster CH 18. März 2014 Inspire institute for rapid product development irpd St. Gallen, Switzerland 1

2 Wer und Was ist: inspire irpd AG? 2

3 Anschrift / Hauptverantwortliche: Inspire-irpd Lerchenfeldstrasse St.Gallen irpd@inspire.ethz.ch R&D Manfred.schmid@inspire.ethz.ch spierings@inspire.ethz.ch Building of Empa St.Gallen Services + Leitung Dieter.Woschitz@inspire.ethz.ch PDZ = Product Development Group Zurich Prof. Dr.-Ing. Mirko Meboldt Dipl.-Ing. Christoph Klahn klahn@inspire.ethz.ch meboldtm@ethz.ch SLM lab, inspire-irpd 3

4 Kern Kompetenzen: irpd Additive Manufacturing (AM) = 3D Printing - small series - Bridging - Implants - Instruments Medical Manufacturing core competences Selective Laser Melting / Selective Laser Sintering, 3D-Printing (3DP) - 3D scanning Rapid Prototyping - Polymers Metals degree 45 degree 90 degree Process and Material development Reverse Engineering 4

5 3D Drucken AM: Realität / Zukunft 3D-Printing = Additive Manufacturing (AM)? = Presse Hype?? «3D-printing» «Additive Manufacturing = AM» Gartner Hype Cycle,

6 Generative Verfahren Prinzipieller Aufbau einer SLA-Maschine Prinzipieller Aufbau SLS- /SLM - Maschine FDM-Prozess 3D Printing Prozess (DoD) LOM-Prozess 6

7 Was ist 3D-Printing / Additive Manufacturing? Investition gering Investition enorm 7

8 3D Drucken AM: Realität / Zukunft Fokus inspire irpd ist «Additives Manufacturing = AM» Selective Laser Melting (SLM) Selective Laser Sintering (SLS) Produkte als Industrielle Teile Metalle Plastics (engl.) SLM machine SLS machine 8

9 Vorteile / Nachteile von AM Vorteile Hinterschnitte existieren nicht alle Geometrien können produziert werden Viele verschiedene Geometrien ( customized ) können im selben Prozess gebaut werden Customised Formgebung lässt sich mit Losstück EINS starten Neu optimierte Formen sind möglich - bionic / lightweight Komplexe Strukturen fertig zusammen gebaut Stücklisten: Teilereduktion Nachteile Limitierte Anzahl & Prozess-Spezifische Materialien, vor allem für Plastics (engl)!!! Endbearbeitung zwingend (Unterstützungsstruktur - SLM, Oberflächen Qualität) Los Grösse (Produktion): Von 1 to 100 / 1000 nicht für grosse Serien!!! 9

10 Beispiel: Endbearbeitung SLS Teile surface refining: let s do it manually! Primer Polish Spray varnishable priming polishing by abrasives traditional look extremely time and personnel consuming especially for RM 10

11 inspire-irpd / «Welt» SLS / SLM SLS / SLM SLS / SLM SLM Standardisation ASTM-ISO Standardisation ASTM-ISO 11

12 inspire-irpd / «Welt» System fitness Calibration Equipment preventive maintanance Producer Q-control (supplier) control Q-control Plastic powder Virgin powder sieving Used powder flowability mixing distribution Material flowability Q-control (internal) distribution Process fitness? Type, Q-control (supplier) Metal powder Influence parameter on ALM-Processes (Rapid Manufacturing) 2010 Inspire data Process parameter Part orientation Part preperation Production Sacrificial parts Process control Batch Dimension (geometry) Surface Inspection (visual) Part Surface refining coating infiltration Density Finish Tracking system along the process chain to guarantee the traceability of the production of any part 12

13 Beispiele Leichtbau SLS Boeing Dreamliner SLS Air Ducts produziert in SLS Polyamid (FR 106) Kein Werkzeug Geringes Risiko Funktionsoptimierte, komplexe Geometrie Einfache Montage Flexible Produktion 13

14 Reflektor Halter für Schock Wellen Gerät (Nierensteinzertrümmerer), MTS Wasserdichtigkeit: Anwendung RM-Teil: Medizinaltechnik Kopf eines Stosswellengerätes zum Zertrümmern von Nierensteinen mit innen liegenden Kühlkanälen; Wasserdichtigkeit konnte mit icoat-1 massiv verbessert werden (keine Ausschussteile mehr); 14

15 Beispiele Leichtbau SLS Duraform HST Composite introduced by irpd in April 2007 Quelle: BMW 15

16 AMZ Rennwagen Simplon e85 SLM Metallbauteile für Krafteinlenkung an Aufhängung und Steuergestänge 2.1kg / PS 16

17 Implantate / Schmuck / etc. Materialien: Rostfrei / Aluminium / Titan/ Gold / Silber Mensch = Freiform Geometrien (3D Daten Tomography Schmuck = Individualität hoch (Einzelstück) 17

18 Beispiel der Technik: Prototyping Thömus E-Bike «Stromer» 18

19 Beispiel der Technik: Prototyping Thömus E-Bike «Stromer» 19

20 Gadget und anderes 20

21 3D Drucken AM: Realität / Zukunft Konlusion 3D Drucken: Wird Teile der Welt verändern nicht die Ganze! Informationshype heute Findet die Nische, die kann aber gross werden? Es ist noch Vieles zu entwickeln: Stabile Prozesse, mehr Materialien, Normen für Konstruktion & Fertigung, neue Maschinenkonzepte, Fertigungspräzision, etc. Material Maschine eng verknüpft! Ueberlegung und Umsetzung neue Prozesse im Bereich Logistik: Design Global & Produce Local Billige 3D Drucker als Einsteigermodelle mit wenig brauchbarem Anwendungsspielraum für Industrie aber Hype für Homeanwender??? Teuer Einstieg heute für AM Verfahren auf «industrieller» Anwenderseite relativ langsames Wachstum Vieles (u.a. Prozesse) ist nicht stabil, nicht 100% fehlerfrei wiederholbar Etc., etc. 21

22 Inspire irpd Sie haben Fragen / Ideen zu: 3D Printing Sie suchen Entwicklung / Fertigung Ustü Prototyping Re Engineering für 3D Teile Zusammenarbeiten etc. / etc. Dann ist Inspire irpd Ihr Partner 22

23 Inspire irpd Danke für Aufmerksamkeit Inspire institute for rapid product development irpd St. Gallen, Switzerland 23