Bauteilbeschaffung vom Erstmuster zur Serie Kleinserienfertigung und 3D CT

Transkript

1 Bauteilbeschaffung vom Erstmuster zur Serie Kleinserienfertigung und 3D CT Dipl.-Ing. Steffen Hachtel geschäftsführender Gesellschafter

2 Rapid Prototyping Rapid Tooling Additive Manufacturing 3D Druck Generative Fertigung

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4 Häufige wesentliche Forderungen an kleine Losgrößen: - Originalmaterial - Kosten der Gießformen - Zeitdauer zur Anfertigung - Identisches Fertigungsverfahren - Gestaltungsfreiheit

5 Vor allem: Funktionalität muß gegeben sein, auch bei Stückzahl 1!

6 Additive Fertigung bei Hachtel z.b. mit dem Arburg Freeformer - Flexible Materialauswahl - Handelsübliche Standardgranulate - Enorme Gestaltungsmöglichkeiten - Losgröße 1 bis 50 Stück

7 Arburg Freeformer bei Hachtel

8 Additive Fertigung Arburg Freeformer bei Hachtel Entwicklungspartner Anlage Installation Dezember Komponenten 3-Achs-Bauteilträger Quelle: Arburg ; Verfahrensbeschreibung AKF

9 Firmengruppe Hachtel 50 Mitarbeiter am Standort in Aalen / Ostwürttemberg Kunden aus den Branchen Automobil Weisse Ware Luftfahrt Maschinenbau Elektronik Medizintechnik Usw..

10 Werkzeug- und Formenbau: seit 1934 Kunststoffverarbeitung: seit 1965 Entwicklung und Engineering: seit 2001 Industrielle Computertomografie: seit 2008 Additive Fertigung: seit 2013

11 Werkzeugbau Spritzgießen Computertomographie Simulation Additive Fertigung Schulung/Coaching

12 Spritzgießen: Zwanzig Spritzgießmaschinen, davon sieben 2K-Maschinen 150 kn 2200 kn Schließkraft 3 Schichtbetrieb Hoher Automatisierungsgrad Integrierte Prüfprozesse

13 Werkzeug- und Formenbau 15 Mitarbeiter ca. 30 Werkzeuge pro Jahr Spezialitäten: 2K-Werkzeuge Spritzgießfügetechnik Spritzgießmontagetechnik

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15 Industrielle Computertomographie Seit CT Anlagen 6 Mitarbeiter Workshops und Coaching

16 Datenerfassung: - Einstellparameter wählen - Kalibrieren (Kugelstab) - Scannen - Rekonstruieren Voxelmodell Datenauswertung mit geeigneter Software - Soll/Ist-Vergleich - STL-Datengenerierung - Geometrievermessung - Baugruppenanalyse - Defektanalyse (Lunker)

17 Bauteilqualifizierung

18 Additive Fertigung Computer- tomographie

19 Optimierte additive Fertigung mithilfe der Computertomographie: Additive Fertigung Computertomographie

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21 Soll Ist- Vergleich zur CAD des additiv gefertigten Bauteils: Nach Optimierung mit CT Analyse: Ohne Optimierung:

22 Wichtig bei direkter additiver Fertigung: 1.) Eine Rekursionsschleife ist zwingend erforderlich um formtreue Bauteile zu erhalten. 2.) Mechanische Eigenschaften Größere Unterschied zu spritzgegossenen Bauteilen auch bei identischen Werkstoffen

23 Anzahl der benötigten Bauteilen ist entscheidend

24 Ist Ist- Vergleich der Bauteile untereinander bei gleichzeitigem Aufbau von 9 Bauteilen (Werkstoff ABS):

25 Soll Ist- Vergleich zur CAD Vergleich: Mehrfachbauweise zu Einzelbauweise

26 Aufgabe: Bauteil Lamellenkörper: Zielvorgabe: Originalmaterial PA6 grau Anzahl Bauteile ca. 20 Stück Zeitrahmen: 2 Kalenderwochen Zweck: Erprobungsmuster aus Originalmaterial

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29 Bauteile Lamellenkorb aus dem Arburg Freeformer Werkstoff PA6

30 Bauteile Lamellenkorb aus dem Arburg Freeformer Werkstoff ABS

31 Freeformer mit der 0,2mm Düse ermöglicht aktuell keine ausreichend filigranen Bauteile

32 Anzahl der Bauteile ist wesentlich für Bauphilispohie

33 Erkenntnisse der Entwicklungsarbeit mit dem Arburg Freeformer: - Grundsätzlich sind Standardgranulate auf dem AKF einsetzbar - Aber: Tröpfen machen noch keine Bauteile!! - Amorphe Werkstoffe sind möglich - Filigrane detaillierte Bauteile nur unter sehr hohen Bauzeiten realisierbar - Um formtreue Bauteile zu ermöglichen, sind Optimierungen mit Rekursionsschleifen zwingend nötig - Wirtschaftlichkeit ist immer im Einzelfall zu prüfen

34 Alternative: Einfachste Spritzgießform direkt aus 3D Druckverfahren Sehr detailgetreue Formeinsätze im Druckverfahren sind möglich (Keyence oder Stratasys) Sind mechanische und thermische Stabilität ausreichend für den Spritzgießprozess?

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37 Fazit: - Einsätze herstellbar und thermisch ausreichend stabil - Maximal 1 bis 3 Bauteile möglich - für komplexere, kleinere Geometriestrukturen (z.b. Rippen) ist mechanische Stabilität nicht ausreichend

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39 Einfaches Spritzgießwerkzeug aus Stahl oder Aluminium: - Kosten: für Werkzeugeinsatz und Rüsten - Zeitspanne zur Anfertigung: 2 Kalenderwochen - Stückzahl bis mehreren 1000 Stück möglich

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43 CT Qualifizierung zwingend SLS oder FDM Verfahren Teure Werkstoffe Werkstoffauswahl eingeschränkt Kein Originalverfahren Hohe Gestaltungsmöglichkeit Wirtschaftlich bei kleinsten Losgrößen Gießformen aus 3D Druck Nur geringste Stückzahlen Nur einfache Geometrien Originalverfahren Sehr hohe Werkstoffvielfalt Eingeschränkte Gestaltung Günstige Werkstoffe Höher Werkstoffvielfalt? Filigrane Bauteile, Kosten Freeformer AKF Größere Stückzahlen > 20 Stück Zeitdauer, Kosten Gießformen Stahl / Alu

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45 Werkzeugbau Spritzgießen Computertomographie Simulation Additive Fertigung Schulung/Coaching

46 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Dipl. Ing. Steffen Hachtel