Additive Fertigung mit der Hermle MPA-Technologie. Referent: Dipl.- Physiker Rudolf Derntl Geschäftsführer Hermle Maschinenbau GmbH

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1 Additive Fertigung mit der Hermle MPA-Technologie Referent: Dipl.- Physiker Rudolf Derntl Geschäftsführer Hermle Maschinenbau GmbH

2 Inhalt Firmenvorstellung Vorstellung des Hermle MPA Verfahrens Werkstoffe und Kennwerte Der Fertigungsablauf Repräsentative Bauteile

3 Firmenvorstellung Hermle AG in Gosheim, Schwäbische Alb Hermle Maschinenbau GmbH, Ottobrunn, München Entwicklung MPA-Technologie

4 Kombiniertes Fertigungsverfahren Auftragen & Fräsen MPA 40

5 Kombiniertes Fertigungsverfahren Die Auftragseinheit befindet sich im Z-Schlitten und ist parallel zur Frässpindel orientiert. Tischdurchmesser: 420mm Auftragseinheit Frässpindel

6 MPA - Technologie Hauptgas Wasserdampf Pulver+Trägergas (N2) Beschleunigung des Hauptgases (Wasserdampf) in der Lavaldüse Stark gestreckte Körner an Grenzfläche Wenig deformierte Körner Wärmeentwicklung Injektion der Pulverpartikel kurz vor Lavalpunkt Lavaldüse Beschleunigung der Pulverpartikel auf Überschallgeschwindigkeit Gestreckte Körner an Grenzfläche Substrat Pulverpartikel werden nicht aufgeschmolzen geringer Energieeintrag in Bauteil Aufeinanderfolgende Deformation der Partikel

7 Verfügbare Metallpulver Stähle / Eisen: Härtbarer Warmarbeitsstahl Härtbarer Warmarbeitsstahl Härtbarer Kaltarbeitsstahl Härtbarer Kaltarbeitsstahl Rostfreier Stahl Rostfreier Stahl Reineisen Füllmaterial Bauteil mit Kühlkanal (Schnitt) Füllmaterial: Verwendung Füllen von Kavitäten Stützstruktur Platzhalter Wasser Füllmaterialprobe Schwermetalle: Reinkupfer Bronze Leichtmetalle: Titan Eigenschaften Füllmaterial kann mit dem MPA-Verfahren aufgetragen werden gut zerspanbarer Werkstoff wasserlöslich Trägermaterialprobe im Auflöseprozess

8 CAM-Modul MPA Studio Hauseigene Cam-Software zur Planung, Simulation und Überwachung der Fertigungprozesse

9 Werkstoffuntersuchungen Härtebestimmung Dichteermittlung Druckversuche Zugversuche Metallographie

10 Kennwerte Werkzeugstahl (Standard) Porosität: Standardfertigungsstrategie: <1% Optimierte Fertigungsstrategie: 0% Oberflächenhärte: HRC einstellbar Druckfestigkeit*: > 2000 Mpa Zugfestigkeit*: Düse * ) Die Ergebnisse gelten f. vergüteten Probenkörper mit einer Härte von 52HRC aufgetragener Probenkörper Aufbaurate Stahl 180 cm 3 /h

11 Kennwerte Werkzeugstahl (Hochglanz) Druckfestigkeit: > 2000 MPa Zugfestigkeit und Rp0,2%-Dehngrenze: Halbzeug x/y-richtung z-richtung Düse 0 Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] aufgetragener Probenkörper Elastizitätsmodul: 208 GPa Bruchdehnung: 1-3 %

12 Kennwerte Werkzeugstahl (Hochglanz) Rauheitsprofil nach ISO 4287 einer hochglanzpolierten Probe Kennwerte Messwerte Einheit Rz - Gemittelte Rautiefe 0.1 µm Ra - Mittenrauwert µm

13 Kupfer und Kupfer-Stahlkombination Gefüge im gespritzten Zustand Kupfer im gespritzten Zustand: Porosität <1 % Sauerstoffanteil 0,1 % Kupfer auf Stahl Kupfer nach Glühung: Härte 62 HBW2,5/62,5 El. Leitfähigkeit 53, S/m Aufbaurate Kupfer 900 cm 3 /h

14 Kupfer und Kupfer-Stahlkombination Dichte: 8,87 g/cm³ Oberflächenhärte: 59 HBW 2,5/62,5 Zugfestigkeit und Rp0,2%-Dehngrenze: x/y-richtung z-richtung 50 0 Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] Bruchdehnung: 40 Gespritzte Probe (P1.3.13) Geglühte Probe (X1)

15 Fertigungsablauf Kühlkanal 1. Halbzeug Kanal fräsen Kanal mit (wasserlöslichem) Trägermaterial füllen 4. Kanal in Form fräsen 5. Baumaterial auftragen

16 Auftragsablauf 1. Kundenanfrage Bauteildaten (z.b.:.stp;.iges) 3. Kalkulation mittels MPA-Studio 5. CAM-Programmierung mittels MPA-Studio - Auftragspfade - Fräspfade - Kollisionsüberwachung 7. Fertigung (MPA-Studio überwacht Fertigung) - Auftragsparameter - Bild nach jedem Arbeitsschritt 2. evtl. fertigungsgerechte Anpassung der Daten (HMG/Kunde) 4. Angebot Bestellung 6. Programmcode wird durch MPA-Studio auf MPA 40übertragen

17 Fertigungsablauf Rotationsbauteil 1. Schritt 2. Schritt 3. Schritt 4. Schritt Kühlkanal in Halbzeug fräsen. Kanal mit wasserlöslichem Trägermaterial befüllen Auftragen von Werkzeugstahl auf die Mantelfläche Trägermaterial aus Kühlkanal lösen Halbzeug Kühlkanal Das Halbzeug mit eingefrästem Kanal kann vom Kunden beigestellt werden befüllter Kühlkanal

18 Fertigungsablauf: Gekühlte Werkzeugeinsätze (Stahl-Kupfer Kombination) Reinkupfer Kühlkanal Generativ aufgetragenes Reinkupfer Generativ aufgetragener Werkzeugstahl (1.2344) Trenneben e Halbzeug

19 Fertigungsablauf Pulverauftrag auf große Volumen Dimensionen: Kühlkanal: Gewicht: 520mm x 520mm x 140 mm 18 mm x 18mm x 3400mm ca. 260 kg Materialien: Halbzeug Pulver (ca. 40 kg) Reinkupfer

20 Spritzgussformen

21 Druckguss- und Spritzgussbauteile durch Rotationsauftrag

22 Vorkammerbuchsen Kühlkanal Generativ aufgetragener Werkzeugstahl (1.2344) Halbzeug

23 Gekühlter Werkzeugeinsatz Kühlkanäle Generativ aufgetragener Werkzeugstahl (1.2367) Halbzeug

24 Werkzeuge mit eingebetteten Funktionsteilen Funktionsteile: Heizelemente Thermoelemente Rohre

25 Vielen Dank für Ihr Interesse! Kontakt +49 (0)