alphacam GmbH Erlenwiesen 16 D Schorndorf Tel. +49 (0)

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1 alphacam GmbH Erlenwiesen 16 D Schorndorf Tel. +49 (0) alphacam austria GmbH Handelskai 92 Gate 1 / 2. OG / Top A A-1200 Wien Tel. +43 (0) alphacam swiss GmbH Bahnhofstr. 5 CH-9443 Widnau Tel. +41 (0)

2 alphacam 1992 gegründet J.R. Galli Michael Junghanß

3 Agenda alphacam Leichtbau Potenzial bei der additiven Fertigung mit FDM Prototyping Vorrichtungen Endprodukte Weltweite Bauteil Wiederholgenauigkeit Q & A Michael Junghanß Geschäftsführender Gesellschafter mjunghanss@alphacam.de

4 alphacam 80 Angestellte 3D Drucker Vertrieb TEILEFABRIK CAD/CAM Siemens PLM Partner

5 alphacam & Stratasys 1993 Start der Zusammenarbeit über 2000 verkaufte professionelle 3D Drucker

6 These Wir produzieren Kunststoffteile! Additive Manufacturing mit FDM ist der dritte Weg zur Herstellung von Kunststoffteilen Die Grenze ist nur die Vorstellungskraft und das persönliche Konstruktionsvermögen

7 Kunststoff Werkstoffpyramide Polyacetale PEEK Polyphenylensulfon PPSU Silikon Si Polyetherimid PEI (Ultem) Polyacetale POM Polyamide PA 12 Polycarbonat PC Epoxyde EP Styrole ABS, ASA Phenol PF

8 Funktionsprinzip FDM Thermoplaste Materialdraht Antriebsrollen Materialdraht Heizelemente Support Düsen Bauplattform Modellmaterial 1Kanister Supportmaterial 1Kanister

9 Prototyping Instrumententafel

10 Leichtbau mit FDM in 3 Stufen Voreingestellt auf Knopfdruck im 3D Druckertreiber Individuell angepasst im 3D Druckertreiber Konstruktiv im CAD im Wissen um die technologischen Möglichkeiten von FDM

11 4 Dinge sind wichtig zu wissen über FDM von Stratasys 45 bis zu 10mm Spaltüberbrückung hands free auswaschbare Stützen Einlegeteile

12 Leichtbau Potenzial Würfel 75mm Kantenlänge Baustiel Materialvolumen Bauzeit Solid 100% 100% Sparse DD 48% 47% Hexgonal 31% 74% Sparse 30% 31% Customs 26% 29%

13 AM bei BMW im Vorrichtungs-Bau Modellschriftzug vorher Varianten aus FDM

14 AM bei BMW das Resultat > 60% leichter

15 Topologie Optimierung Software: Inspire/SolidThinking, Rhinoceros T-Splines-Plug in Produktion: alphacam mit FDM Gewicht: 12 kg, davon 4 kg 3D-Druckteil Achsenabstand: 1150 mm Spurbreite: 800 mm Räder: 20 Zoll Geschwindigkeit: 30 km/h Studierendenteam: Marcus Hackner, Marius Rosenthal, Andrej Jefimov, Thyll Niebergall, Tobial Brambor, Lena Poiolek Foto HAWK, Mark Giesler und Kevin Momoh

16 Die wahre Geschichte von visatec Wenn AM im Engineering gelebt wird Wenn AM einfacher ist als aus dem Katalog zu bestellen Wenn AM-gerecht konstruiert wird

17 Unterwasser- Staubsauger ABS ersetzt Edelstahl-Konstruktion FDM Teil wird zum Verbrauchsartikel Staubsaugerbeutel Strahlungsresistenz von ABS ist ähnlich wie Edelstahl Deutlich schnellere Eigenproduktion nach Bedarf Einfacher unter Wasser zu shreddern und zu pressen 90% Kostenreduzierung in der Fertigung und bei der Entsorgung von radioaktivem Abfall

18 Unverlierbare Baugruppen Vorschrift in der Atom-Industrie, bei Aerospace und??? bisher: Sicherung der Sicherung durch sichern Mit AM: clever konstruiert und als bewegliche Baugruppe in FDM gebaut Über 2/3 Zeitersparnis in Fertigung und Montage

19 Endprodukte Schutzkappe mit metrischen Gewinde 32 x 1 Zahnriemenrad für die Kamera Verstellung

20 Additive Manufacturing die Reihefolge macht s additiv Denken additiv Konstruieren additiv Fertigen

21 Additive Manufacturing Geschäftsmodelle klassisch die Teilefabrik der Dienstleister Web basierend fabberhouse der Kunde ist beteiligt = Industrie 4.0?? Advanced Digital Manufacturing Center weltweiter Fertigungsverbund

22 TEILEFABRIK Additive Herstellung von Bauteilen in den unterschiedlichsten thermoplastischen Materialien als Dienstleistung Ausstattung: - Europas modernster FDM-Maschinenpark - 50 FDM-Maschinen, darunter 11 FORTUS 900mc - große Bauteile (Bauraum 914 x 610 x 914 mm) - 5 Polyjet Anlagen - Oberflächenveredelung Einsatzgebiete: Anschauungsmuster, Funktionsprototypen, Vorrichtungen, Endprodukte auch in größeren Stückzahlen, Test der FDM-Technologie, Kapazitätserweiterung

23 3D-Printinting for everybody Lösung für jeden, der 3D-Daten in eigener Regie in Kunststoffteile verwandeln möchte Charakteristik - 3D-Printdaten mit Druckertreiber einfach selbst erstellen - 3D-Printdaten an fabberhouse hochladen und sofort Angebot erhalten - Online bezahlen Produktion startet zu einem garantierten Zeitpunkt - Prozessschritte im WEB verfolgbar - Nutzung unabhängig von Ort und Zeit - pro cm³ verbautem Material nur 0,49 inkl. MwSt. - kein Mindestumsatz - neun Baufarben nach Farbkalender - langlebiger Thermoplast ABS - professionelle FDM 3D Drucker

24 Beispiel Bestellung 30 Satz am Freitag Satz versendet am Satz versendet am Bestellung 10 weitere Sätze am versendet am Preis pro Satz 52,77

25 Advanced Digital Manufacturing Centers Weltweiter Fertigungsverbund mit Produktionsstätten in USA 6x Canada Europa 4x China 2x Japan Australien Alle Maschinen sind vernetzt und die Kapazitäten sind sichtbar

26 Display einer Fortus FDM Anlage Wo findet die Wertschöpfung statt? Die Anlage kennt sich Der Printdatensatz steuert den Prozess Proprietäres Material, rückverfolgbar bis zum Granulat 1 Person für 20 Anlagen

27 Blick in die TEILEFABRIK Blick in die Zukunft?

28 Industrielle additive Fertigung mit dem freeformer Herbert Kraibühler

29 Das Familienunternehmen Zahlen, Daten, Fakten Mitarbeiter: ~ weltweit ~ Deutschland Zentrale Produktion in Loßburg / Schwarzwald mit rund m² Konsolidierter Umsatz 2014: 548 Mio. Euro Exportanteil: ~ 60 Prozent Eigenfertigungsanteil: > 60 Prozent Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 2

30 Das Familienunternehmen Leistungsspektrum Hightech- Spritzgießtechnik bis kn Schließkraft - 0,001 bis g PS Schussgewicht Robot-Systeme und Turnkey-Projekte Anwendungstechnische Beratung Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 3

31 Das Familienunternehmen ARBURG ist in additive Fertigung eingestiegen Neues Verfahren: ARBURG Kunststoff- Freiformen (AKF) Funktionsteile ohne Werkzeug herstellen Kleinserien und Einzelteile effizient produzieren Neues Produkt: freeformer Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 4

32 Intention Marktanforderungen verändern sich Wunsch nach individuellen Produkten Zunehmende Variantenvielfalt Kurze Produktlebenszyklen Rasante technische Entwicklung Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 5

33 Intention Lösung: Industrielle additive Fertigung Ohne Werkzeug, direkt aus 3D-CAD-Daten produzieren Ausgangsbasis: 3D-CAD-Daten (STL-Files) Software : Schichtweise Geometriezerlegung Hardware : Schichtweise Geometrieerzeugung Fertiges Bauteil Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 6

34 Technik: freeformer und Kunststoff-Freiformen Verfahrensprinzip AKF Aktor taktet Düsenverschluss Ausgangsbasis: Qualifiziertes Standardgranulat Düsenverschluss Austrag einzelner Tropfen an der Düsenspitze x y Bauteilträger bewegt Teil z Materialaufbereitung mit Schnecke wie beim Spritzgießen Materialreservoir zwischen Schnecke und Düsenspitze steht unter Druck Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 7

35 Technik: freeformer und Kunststoff-Freiformen Emissions-/ rückstandsfreie Materialverarbeitung Zwei Materialien oder Farben kombiniert verarbeiten Wasserlösliche Stützstruktur aus besonderem Material* Hart-Weich-Verbund * BASF Material auf Basis von Polyvinylpyrolidon Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 8

36 Technik: freeformer und Kunststoff-Freiformen Materialaufbereitung wie bei Spritzgießmaschine Verwendung von qualifizierten Originalwerkstoffen Trocknung je nach Material erforderlich Ergebnis: Hohe Materialverfügbarkeit und kostengünstiger Materialeinsatz Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 9

37 Materialien und Eigenschaften Status der momentan qualifizierten Materialtypen ABS, PC, PA12 (amorph), TPE PA6 und PP in Entwicklung Offenes System - Prozess individuell optimierbar - Materialien selbständig qualifizierbar Grenzen - Verarbeitungstemperatur aktuell max. 300 C - Temperaturbeständigkeit des Materials Bild: Bauteil für Materialqualifizierung Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 10

38 Materialien und Eigenschaften Homogener, dichter Schichtaufbau Tropfen-/Düsengröße bestimmt Struktur der Oberfläche Material und Füllstrategie bestimmen Dichte des Teils Parameter wie Bauraumtemperatur beeinflussen mechanische Eigenschaften Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 11

39 Materialien und Eigenschaften Zugfestigkeit im Vergleich zu Spritzteilen: ~ 80 %* gespritzt 1 mm additiv gefertigt * Wert abhängig von Material und Orientierung Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 12

40 Anwendungen in der Praxis Vom Einzelteil bis zur Kleinserie Schlüsselanhänger mit Gelenk Material: ABS Schichthöhe: 0,27 mm Bauzeit: ca. 1 h 60 Stk. Halter für LED Lampen Material: ABS Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 14 h Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 13

41 Anwendungen in der Praxis Integrierte Funktionen Designfreiheit Schlauchschelle mit Gelenk und Schnappnase Material: PA oder PC Schichthöhe: 0,27 mm, Bauzeit : ca. 4,5 h Kette mit beweglichen Gliedern Material: ABS Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 8 h Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 14

42 Anwendungen in der Praxis Mehrkomponententechnik Integrierter Medienkanal Würfel mit Scharnieren Material: ABS + TPE (80 Shore) Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 1 h Greifer mit Dichtlippe Material: ABS + TPE (80 Shore) Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 9,5 h Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 15

43 Anwendungen in der Praxis Komplexe Geometrien mit Stützstrukturen Wasserlösliche Stützstruktur aus besonderem Material* Gehäuse Material: ABS Schichthöhe: 0,26 mm Bauzeit: ca. 5 Stunden Faltenbalg Material: TPU (80 Shore) Schichthöhe: 0,27 mm Bauzeit: ca. 2,5 Stunden * BASF Material auf Basis von Polyvinylpyrolidon Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 16

44 Anwendungen in der Praxis Großserienartikel durch Details individualisieren Büroschere Material: PP Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: 1 Minute für Individualisierung Lichtschalter-Wippe Material: ABS + TPU Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: 5 Minuten für Individualisierung Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 17

45 Fazit und Ausblick AKF ist spannendes Zukunftsthema AKF gefertigte Teile haben gute mechanische Eigenschaften Im Vergleich zum Spritzgießen - Verzug und Spannungen gering - Extreme Wandstärken- Dicken-Verhältnisse möglich - Funktionsteile einfach herstellbar Voraussetzung: Beschäftigung mit Technologie Offenes System individuelle Einstellung und Qualifizierung Copyright by ARBURG / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress 18

46 Industrielle additive Fertigung mit dem freeformer Herbert Kraibühler