3DMP - 3D Metal Print

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1 3DMP - 3D Metal Print schneller flexibler kostengünstiger GEFERTEC GmbH Schwarze-Pumpe-Weg Berlin info@gefertec.de Telefon: +49 (0)

2 Vorstellung GEFERTEC GmbH Gegründet Januar 2015 Teil der Scansonic Gruppe (250 Mitarbeiter) Sitz: Schwarze-Pumpe-Weg 16, Berlin Mitarbeiter: 25 2 Folie: 2

3 Vorstellung Scansonic Gruppe Scansonic Holding SE Strategische Planung & Steuerung der Scansonic Gruppe Scansonic MI GmbH Laserbearbeitungsoptiken mit/ohne Nahtführung; Schweißen; Löten; Härten; Prozessüberwachung Lumics GmbH Dioden, Lasersysteme & Module; Single-& Multimode, Vertrieb Metrolux GmbH Geräte für Laser- Strahlprofilanalyse; M² bzw. Laser-Strahlqualität, Vertrieb Gefertec GmbH Werkzeugmaschinen 3D- Metalldruck (3DMP); Job- Shop 3D-Druck, Vertrieb Scansonic PGS GmbH Labyrinth Dichtungen für Gasund Dampfturbinen; Standard- & Individuallösungen, Vertrieb Scansonic IPT GmbH Vertrieb und Service für Produkte der Scansonic Gruppe, Fokus auf Komponenten der SC-MI Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH & Co. KG Internationer Sales und Service Partner für die Scansonic MI Produkte 49,7 Mio. Umsatz 6,1 Mio. F&E Aufwand 250 Mitarbeiter 41 Erteilte Schutzpatente 3 Folie: 3

4 Beschickung Energiequelle Additive Fertigung Strahlbasiert Lichtbogen EB Laser Plasma MSG Draht Pulver Draht 0 Pulver Draht Draht Pulverbett Pulverbett Pulverdüse 3DMP 4 Folie: 4

5 3DMP Technologie Kurzlichtbogen- Prozess CAD-Modell CAM-Modell 3/5-Achs CNC Endkonturnahes Bauteil (Rohling) Virtuelle Ebene Erstellung des Computermodells Reale oder physische Ebene Generierung des realen Bauteils 5 Folie: 5

6 Vorstellung GTarc GTarc Äußere Maschinenabmessungen 4,5 m x 4,5 m x 4,5 m Maximale bearbeitbare Bauteilabmessungen 3-Achsige Ausführung: 1,2 m x 1,5 m x 1,6 m 3 m³ 5-Achsige Ausführung: Ø 0,9 m x 1,1m 0,8 m³ 6 Folie: 6

7 3DMP - Prozess 7 Folie: 7

8 3DMP Prozesskette CAD-Modell CAM-Modell Rohling SLICEN DRUCKEN Fertigteil Verzugsmessung/ Geometrie Soll/ Ist-Abgleich FRÄSEN 3D-SCAN 8 Folie: 8

9 Veränderung von Prozessketten Konventionelle Fertigung: großes, kapitalbindendes Halbzeuglager zeit- und kostenintensive vorbereitende Fertigungsschritte: sägen, drehen, schneiden, erodieren, schruppen, hoher Werkzeugverschleiß und hoher Werkstoffverbrauch Endbearbeitung und fertiges Bauteil Fertigung mit 3DMP : Drahtlager Druckvorgang Endbearbeitung und fertiges Bauteil 9 Folie: 9

10 Fertigung Lagerhalterung - konventionell Werkstoff: Ausgangsmaterial 85 kg (BxLxH = 452x245x100mm) Materialkosten: ca Fräsbearbeitung Spananteil: 67 kg (80 %) Fräskosten: ca Fertigteil 18 kg Gesamtkosten: ca Folie: 10

11 Fertigung Lagerhalterung 3DMP Werkstoff: Druckrohling 25 kg (Druckmasse: 17 kg) Aufbau: 325 cm³/h // 6,5 h Materialkosten: 120 Kosten Rohling: ca. 750 Fräsbearbeitung Spananteil: 7 kg (28 %) Fräskosten: ca Fertigteil 18 kg Gesamtkosten: ca Folie: 11

12 Fertigung Lagerhalterung Fertigung 3DMP Kostenersparnis > 50 % Fertigung konventionell Folie: 12

13 Beispiele und Werkstoffe Alloy 718 Ni-Basis G3Si1 Baustahl Ti6Al4V Grade 5 Titan X2CrNiMoN Duplexstahl X38CrMoV5 3 Warmarbeitsstahl 13 Folie: 13

14 Beispiele und Werkstoffe AL 5183 AlMg4,5Mn naturharte Aluminiumlegierung Multi-Materialien [1] CuAl8 Aluminiumbronze CrNi + CuAl8 (Bronze) Duplexstahl + Baustahl [1] Fit AG 14 Folie: 14

15 Aktuell prozessierbare Werkstoffe Stähle: Ni-Basis: (Werkzeugstahl)* (Hochlegiert NiCr) (Werkzeugstahl) (Alloy 625) (Werkzeugstahl) (Alloy 718) (Korrosionsbest. Stahl) (Korrosionsbest. Stahl) (Korrosionsbest. Stahl) (Korrosionsbest. Stahl) (hochlegierter Duplexstahl) (Korrosionsbest. Stahl) (Baustahl) (Baustahl) (Invar)* * in Bearbeitung NE-Metalle: (Ti6Al4V/ Grade 5) (Kupferbasis) Aluminium (Al99,5Ti)* (4043 AlSi5) (6082 AlMgSi1)* (4018 AlSi7) (4047 AlSi12) (6063 AlMgSi0,7) (5754 AlMg3) (5183 AlMg4,5Mn) (5356 AlMg5) (5087 AlMg4,5MnZr) 15 Folie: 15

16 Aluminiumlegierung EN AW 5183 AlMg4,5Mn 3DMP - Substitution von Sand-/ Druckguss bei Prototypen, Einzelteilen & Kleinserien Reduzierung Fertigungszeit Flexibilität in der Fertigung Verzicht auf Werkzeuge & Formen Gewicht: Volumen: Aufbaurate: Aufbauzeit: 1 kg 300 cm³ 150 cm³/h 2 h 16 Folie: 16

17 Werkzeugstahl funktionale Strukturen Werkzeugstahl Härte l X38CrMoV5-3 ca. 45 HRC l X37CrMoV5-1 ca. 55 HRC l X45CrSi9-3 ca. 65 HRC 17 Folie: 17

18 3DMP Stärken und Limitierungen Stärken + Prozesskosten + Aufbaurate Aluminium: 600 cm³/h Stahl: 450 cm³/h Ni-Basis: 450 cm³/h Titan: 450 cm³/h + Werkstoffkosten + Werkstoffausnutzung + Werkstoffvielfalt + Bauteilgrößen + Mechanische Bauteileigenschaft Limitierungen - Oberflächenbeschaffenheit - Strukturauflösung - Geometrische Komplexität 3DMP Wirtschaftlichstes additives Verfahren zur Erzeugung endkonturnaher Rohlinge mit einfacher und mittlerer Komplexität. 18 Folie: 18

19 Alleinstellungsmerkmale 3DMP Großvolumige Bauteile herstellbar Hohe Aufbauraten Verbesserte Produkteigenschaften Geringe Prozesskosten Geringe Investitionskosten Materialverfügbarkeit und -vielfalt Standardisierte Drahtwerkstoffe Materialpreise Keine prozesstechnische Begrenzung der Bearbeitungsgröße Technologiebedingte hohe Abschmelzleistung Gefügeeigenschaften nahe am Grundwerkstoff Weitgehend isotropes Werkstoffverhalten Porenfreier Lagenaufbau Keine Pulveraufbereitung/ kein Pulverhandling Kein Laserschutz/ Laserschutzbeauftragte nötig Anlagen- und Peripherieinvest (50 % zu vergleichbaren Anlagen) Relevante Materialien in Drahtform problemlos verfügbar (kritische Materialien: Fülldrähte nutzbar) Aluminium, Stahl, Titan, Nickelbasislegierungen Kostengünstig am Markt verfügbar, zu denen bereits umfangreiches metallurgisches Wissen existiert Draht günstiger als Pulver 19 Folie: 19