Neue STL-Materialien vielversprechend

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1 Neue STL-Materialien vielversprechend Die Herstellung von Prototypen mittels der Stereolithographie ist hinlänglich bekannt. Aber bei der Herstellung kompletter Spritzguß-Werkzeuge auf Basis der STL-Technologie scheiden sich die Geister. So hat man bereits vor fünf Jahren versucht komplette Werkzeuge zuerzeugen. Aber zu diesem Zeitpunkt waren die verfügbaren Materialien (Epoxidharze) noch ein kritischer Faktor. Inzwischen hat sich die Materialqualität so verbessert, daß man es wagen kann, Werkzeuge für das Spritzgießen zu fertogen. Das Frauenhofer Institut in Karlsruhe hat sich intensiver mit den Möglichkeiten der Spritzguß-Werkzeuge über Stereolithograhie beschäftigt., also mit Formmasse, die über 200 C heiß ist, so z.b. bei einer Steckdose Das ist das Verfahren, das auch zur Herstellung des normalen Serienteils angewandt wird. In der Theorie, daß das Material bei 50 oder 60 weich wird und da geht man mit einem Material von 230 o. 240 rein. Weil man zum einen von der Formauslegung bzw. vom Werkzeugaufbau ein bißchen aufpassen muß, daß man die Wärme an den kritischen Stellen gleich wieder rauskriegt,zum anderen weil das Material, gerade das Epoxydharz, seit einem halben bis dreiviertel Jahr zur Verfügung steht, doch zeigt, daß es mehr aushält, als es auf dem Werbeblatt verspricht Man muß hier einige Flächen nachbearbeiten durch die Rauhigkeit, die es eben auf der Seite gibt, was Arbeit macht, das ist, daß es nachher auf die Stammform selber draufpaßt, aber dann "tut s das soweit". Das ist jetzt der Einsatz, der ist in gleicher Ausführung auf der Spritzgußmaschine selber drauf. Wieviele Teile sind da maximal möglich? Das wird prinzipiell immer von der Geometrie abhängen. Es werden von diesem Teil 200 und 300 Teile abgespritzt aus 1

2 dieser einen Form raus. Gerade auf der Düsenseite gibt es jetzt ein bißchen Verchleißerscheinungen. Und zwar hat das den Hintergrund, daß wir vom Werkzeugaufbau einen gewissen Versatz drin hatten und dann ist es hier hinten an diesem Angußkegel immer hängen geblieben ist. Dann müssen Sie eben zwischendurch mal eben mit dem Stechbeitel an das Werkzeug gehen und das Teil runterhebeln und dann bricht Ihnen doch mal, wenn Sie ein bißchen unvorsichtig sind, eine Kante vom Werkzeug weg Kann man sagen, für kleine Serien, 400 Teile, ist das o.k.? Eine generalisierte Aussage wäre kritisch. Wenn man mal außer den Materialien, die wir bis jetzt schon probiert haben, einmal an Hochleistungsthermoplaste denkt oder auch allemein technische Thermoplaste. Dann sieht das anders aus. Da muß man froh sein, vor allem wenn es in Richtung Glasfaser verstärkte Materialien geht, wenn 10 oder 15 Teile aus so einer Form herauskommen. Aber selbst das würde für viele Anwendungsfälle genügen. Ja, zumindest, um einmal das Werkzeug auszutesten, ob das Werkzeug so machbar ist. Vor allem wenn man es einmal schaffen sollte, daß man gerade diese Seitenflächen glatter auf der SL-Maschine hinbekommt, nachher nicht mehr groß finishen muß, dann hätten wir wirklich eine Technik oder eine Möglichkeit, mehr oder weniger, wie man so schön sagt, über Nacht oder auf Knopdruck, eine Form zu kriegen, die einzupassen und direkt reinzuspritzen, am Tag darauf im Extremfall. Es können zwar immer mal 2-3 Tage vergehen aber... Es wurde auch schon mit älteren CIBA-Materialien versucht, aber die waren für die mechanischen Eigenschaften zu schlecht. Es sind doch gewisse Kräfte, die auf die Form auftreffen/auftreten. Z.B. bei diesem Teil gerade der Spritzdruck, den konnten man gut mit 1000 bar spritzen. Das bedeutet zwar, daß teilweise in der form nur noch 500 bar 2

3 ankommen, aber das sind schon starke Kräfte, die darauf einwirken. -.. Z.Zt. ist es mit einem Polysterol an/in einem ASA, das ist eine ABS-Type. ABS wird z.b. für den Kühlergrill an PKWs verwendet und die zwei Materialien sind probiert. Wir hatten auch schon ein anderes Beispiel, eine andere Geometrie, wo auch glasfaserverstärkte Materialien gespritzt wurden, z.b. Polykarbonat und ähnliches oder es sind doch die Standzeit der Form geht dann ein bißchen in den Keller. Und für mich hat das Teil, wenn es anstatt 2,5 mm auf einmal 4 mm Wandstärke hat, nicht mehr mit dem ursprünglichen Teil zu tun. Bei diesen Materialien muß man sich noch etwas einfallen lassen. Da sind die Genauigkeiten durchaus so, wobei das jetzt durchaus kein übermäßig kritisches Teil ist, daß diese Genauigkeit im Zehntelbereich auf jeden Fall vertretbar sind. Die eigentliche Bauteilkonstruktion hat auf dem/einem Auto- CAD angefangen, wurde übernommen ins IDEAS, dann das Werkzeug konstruiert. Seit wann setzten Sie die Maschine ein? Installiert wurde sie August/September 1994, die SLA-500. Der Hintergrund für das Projekt damals war, daß noch ein Werkzeug- und Formenbauer mit herein wollte, der sich aber jetzt etwas aus dem Projekt zurückgezogen hat, aus einfachen Gründen. Er hat sehr viele Teile aus dem KFZ-Außerbereich, sprich Stoßfänger oder Kühlergrille oder ähnliches und da kommen wir natürlich in Werkzeuggeometriegrößen rein, die auf eine SLA-500 einfach nicht draupassen. Warum setzten sie die Maschine von 3D ein und z.b. nicht EOS? Draußen steht eine EOS-Sinteranlage, die aus unterschiedlichen, in diesem Zusammenhang nicht wichtigen Gründen, beschafft wurde. Bei der Stereolithographie konnte ich zum Glück so weit Einfluß darauf nehmen, daß nicht eine von EOS gekauf t wird, weil zum damaligen Zeitpunkt schon lkar war, daß 3D das bessere Material und die bessere Maschine hat. Vor einem Jahr war der Stand der Technik von 3

4 3D auf jeden Fall beser - zum heutigen Zeitpunktmüßte man es noch einmal kritisch überprüfen, aber ich denke, da ist immer noch ein Vorsprung vorhanden. Gut, EOS hat natürlich, sicherlich auch bei ihrer Hauptschwäche, dem Material, den einen oder anderen Fortschirtt erreicht. Nur, die Teile, die man bisher gesehen hat, die in diesem neuen Material gemacht wurden, hat man noch nie zuschauen können, wie die Teile gemacht wurden. Es wäre nicht das erte Mal, daß solche Teile als von der EOS-Maschine runter verkauft würden. Zur Info vielleicht noch. Das ist jetzt noch ein verhältnismäßig einfaches Werkzeug, das keine Schieber, keine Unterschnitte hat. Andererseits ist es so extrem einfach doch nicht. D.h. einfach ein Näpfchen oder Zugestell abzuspritzen, geht doch noch mal ein Tick einfacher als so was. Der nächste Schritt wird der sein, daß wir?neuzeug machen, wo s Schieber gibt, wo also die Schieber vermutlich mal im SLA-Material probiert werden. Eine Frage, wie ist das eigentlich mit der Datenübergabe. Ist das prolemlos vom CAD-System rüber? Jein. Die Schnittstelle aus dem EDS-STL-Schnittstelle ist in Ordung, genauso STL-Daten, die in der letzten Zeit gekommen sind, sind gut. Inzwischen funktioniert sogar die AutoCAD-13- Schnittstelle so gut, daß man deren STL-Daten einlesen kann. Aber, z.b. aus dem CATIA heraus Daten über IGES oder VDAFS einlesen wollen, um sie weiter zu bearbeiten, gibt es - und das Problem haben wir z.zt. - gibt es immer noch häufig Probleme. Die Daten müssen für 3D-Systeme noch einmal umgearbeitet werden? Nein, dieser eine Anwendungsfall liegt z.b. so, daß wir von diesem Bauteil CATIA-Daten kriegen sollten und ausgehend von diesen Bauteildaten Werkzeuge konstruieren wollten. Aber man ist nicht in der Lage die CATIA-Daten in IGES oder VDFS herauszuschreiben, so daß wir momentan keine Chance 4

5 haben, sie weiter zu bearbeiten. Da gab es nur die freundliche Aussage, dann kauft euch doch einen CATIA-Arbeitsplatz. Meine persönliche Meinung ist die, trotz allen Unkenrufen, wird das STL weiterleben. Das ist sehr realistisch. Wenn Daten kommen, sind sie normalerweise in Ordnung, oder so, daß man sie normalerweise reparieren kann. D.h. die Problematik liegt hauptsächlich nach wie vor auf der CAD-Seite? Ja, also wenn CAD-Daten über IGES oder VDFMS kommen, dann ist STL o.k., das funktioniert inzwischen gut. Es ist also empfehlenwert, sich ein CAD-System zu holen, das STL-Format zur Verfügung stellt. Gerät / direkt von der Schmelze auf Biegung oder ähnliches belastet werden, sind wir dabei eine Außenanlage zum Bechichten aufzubauen, daß wir da noch `was rausholen können, vielleicht, - bemängelt, schon mehrfach sind die Seitenrauhigkeiten, Problematik, wissen wir wo sie herkommen, aber wenn wir sie wegkriegen, dann wär`s ein noch schnellerer...?weg, da ist für so ein einfaches Teil wie diese Steckdose schon fast fürs Finishen weg dann kann man sich noch Gednken darüber machen, wie man sinnvoll die Werkzeuge aufbaut. Hier haben wir schon erste Erahrungen gewinnen können, daß man vielleicht nicht direkt auf das SMR - Material draufspritzen sollte, oder wie man vielleicht doch auch entgegenüber den normalen Erfahrungen beim Spritzgießen anders vorgehen muß, um das Teil zu füllen. Wie sieht das aus, besonders kritische Teile aus einem anderem Material herzustellen, sprich Stahl, und die dann irgendwo mit in das Werkzeug einzuarbeiten? Muß man machen! Gerade bei dünnen Stäben ist momentan der Stand, daß man sie als Stifte oder Metallblätchen oder irgendwas?angelegt werden müssen, weil das Material das dann doch nicht aushält Wenn der Druck beim Einspritzen sowie so realtiv hoch ist und 5

6 man weiß, daß sich das Material dadurch an den Stellen halt verziehen kann und... Der Befragung zum Thema Werkstofftechnin...abfahren, ohne zu wissen, daß sie einen Teil ihrer Materialien in den Formen gar nicht verarbeiten können durch die Legierungsbestandteile, die im Formwerkstoff enthalten sind. Und einige denken zum Glück noch dran, und das sollte man nicht vergessen, daß?ausfräsen (oder daß auchs Fräsen ) und Erodieren...von Jahr zu Jahr besser?..(wird?) und natürlich auch von der finanziellen Seite und von der Gewschwindigkeit her absolut die Konkurrenz ist, mit der man sich hier mit dem Weg messen muß: Fällt das Thema Werkzeug, fallen die Produkte - also Montage Neuzeug, z.b. Rapid Prototyping und auch z.b. Vakuumgießen mit 42% eigentlich immer noch überraschend, daß es für - und daß sind meistens die Leute gewesen, für die das ein neues Thema ist, daß es immer noch so viele Leute gibt, die die Thematik noch nicht erschlossen haben bei sich im Haus Ich glaube, daß es an sich noch.. einigen Leuten teilweise nicht bekannt ist. Oder, das haben ja sehr sehr viele, die zur frühen Stunde, mit 3D-Maschinen, das waren ja die ersten, die die erten Versuche gemacht haben, damals noch nur das 5143 Harz zur Verfügung stand und daß, wenn man das Material mal schräg angeguckt hat, das Material weg war, das Teil vom Tisch gefallen ist und in Bröseln war - und aus dieser Zeit sind sehr viele noch verprellt. Ich glaube, daß weniger von der Maschinentechnik protegiert werden muß, sondern von den Materialien. Ja, das ist ja klar. Das interessiert eigentlich den Anwender oder denjenigen, der die Funktionsmodelle baut nicht, ob das von einer Maschine von EoS oder 3D gebaut ist, Hauptsache, das Teil hält das aus, was er sich davon verspricht Die reine Baugeschwindigkeit interssiert eigentlich nicht, ob das Ding eine Stunde länger oder kürzer läuft, was soll`s - die Materialeigenschaften sind natürlich ein Thema und nicht 6

7 zuletzt die Genauigkeiten. Zur Genauigkeit kann man sagen, das ist ein Bereich, den man inzwischen guten Gewissens vertreten kann. Meiner Meinung nach sogar die Materialeigenschaft. Wenn man weiß, was das Material alles auhält und es entsprechend behandelt, dann kann man damit sehr viel abdecken. 7