AKF. ARBURG Kunststoff-Freiformen.

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1 AKF ARBURG Kunststoff-Freiformen

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3 industrielle additive Fertigung Der Blick auf die industrielle additive Fertigung aus der Sicht eines Maschinenbauers: Das bedeutet Praxisorientierung, viele neue Lösungsansätze und ein innovatives, patentiertes Verfahren ARBURG Kunststoff-Freiformen (AKF)! Der Ansatz: völlig neu! Additiv fertigen. Mit qualifiziertem Standardgranulat. Und Schichten, aufgebaut aus kleinsten Kunststofftropfen. 3

4 Verfahrensprinzip Mit dem eigens für das AKF-Verfahren entwickelten freeformer schmelzen wir Standardgranulate durch eine integrierte Materialaufbereitung auf, was wie beim Spritzgießen funktioniert. Ein beheizter Plastifizierzylinder mit spezieller Schnecke erzeugt eine homogene Kunststoffschmelze. Erst an der speziellen Austragseinheit mit getaktetem Düsenverschluss beginnt ein neues Verarbeitungszeitalter: eine durch hochfrequente Piezotechnik angetriebener Düsenverschluss ermöglicht ein sehr schnelles Öffnen und Schließen der Düse. Unter einem Massedruck von bis zu 500 bar werden so pro Sekunde bis zu 200 Kunststofftropfen mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,4 mm erzeugt abhängig von der Düsengröße. Der bewegliche Bauteilträger wird über Servomotoren so positioniert, dass jeder Tropfen exakt auf der vorher berechneten Stelle platziert wird. Für das Aushärten des Kunststoffs im temperierten Bauraum sind keine speziellen Prozesse oder Materialzusätze erforderlich, vielmehr verbinden sich die winzigen, ineinander verlaufenden Tropfen beim Abkühlen von selbst. So bauen wir Schicht für Schicht dreidimensionale Kunststoffteile auf ganz ohne Spritzgießwerkzeuge oder fest vorgegebene Kavitäten. Darüber hinaus ist die emissions- und rückstandsfreie Materialverarbeitung ein interessantes Merkmal unseres AKF-Verfahrens. Der freeformer benötigt keine aktive Absaugung. Es bleibt kein Restmaterial wie etwa überschüssiges Pulver in der Maschine. Eine hohe Flexibilität in der Verarbeitung war eine weitere wichtige Zielstellung, die wir bei der Entwicklung des AKF- Verfahrens berücksichtigt haben. Deshalb verfügt unser freeformer über zwei Austragseinheiten. Damit fertigen Sie Funktionsteile aus mehreren Komponenten und das auch als belastbare Hart-Weich-Verbindung. Bei komplexen Bauteilgeometrien nutzen Sie die zweite Komponente alternativ zum Aufbau von Stützstrukturen aus einem speziellen wasserlöslichen Material auf Basis von Polyvinylpyrolidon. 4

5 Ausgangsbasis: Qualifiziertes Standardgranulat Piezoaktor taktet Düsenverschluss Düsenverschluss Materialaufbereitung mit Schnecke wie beim Spritzgießen Materialreservoir zwischen Schnecke und Düsenspitze steht unter Druck Austrag einzelner Tropfen an der Düsenspitze Bauteilträger bewegt Teil in X- und Y-Richtung sowie in Z-Richtung schrittweise nach unten 5

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7 Materialien und Eigenschaften Mit dem ARBURG Kunststoff-Freiformen steigen Sie in eine völlig neue Technologie ein. Unser freeformer produziert Ihre individuellen Einzelteile und Kleinserien. Aus qualifizierten Standardgranulaten. Ohne Spritzgießwerkzeug. Direkt aus 3D-CAD-Daten. Mit einer offenen Maschinensteuerung, die eine individuelle Prozessoptimierung sowie Qualifizierung für Ihre eigenen Materialien zulässt. Erschließen Sie sich ganz neue Möglichkeiten der industriellen additiven Fertigung! 7

8 Um Kunststoff frei formen zu können, sind keine Spritzgießwerkzeuge oder fest vorgegebene Kavitäten notwendig. Beim AKF-Verfahren werden 3D-CAD-Daten (STL-Format) über eine spezielle Software schichtweise maschinenspezifisch aufbereitet (Slicing). Anschließend bauen Sie mit unserem freeformer Ihr Bauteil Tropfen für Tropfen, Schicht für Schicht aus Standardgranulaten auf. Individuell und trotzdem wirtschaftlich. Ganz ohne formgebendes Spritzgießwerkzeug. Ab Losgröße eins. Aus dieser Ausgangsbasis ergeben sich interessante Vorteile: Geringe Betriebskosten niedriger Materialpreis, keine herstellergebundene Beschaffung Einsatz von Originalwerkstoffen z. B. hinsichtlich Alterungsbeständigkeit Spritzteile additiv individualisierbar z. B. durch das Zusammenspiel von Spritzgießen und additiver Fertigung Materialvielfalt prinzipiell alle qualifizierten Kunststoffe Damit erfüllt unser AKF-Verfahren alle Ihre Anforderungen an die industrielle additive Fertigung, erfordert aber auch individuelle Entwicklungsarbeit. Ein Team aus AKF- Spezialisten mit externer Unterstützung kümmert sich deshalb um die Qualifizierung von Standardmaterialien, indem Verarbeitungsparameter ermittelt und optimiert werden. Durch kompetente Technologieberatung helfen sie Ihnen darüber hinaus in der Praxis weiter. Ausgangsbasis: 3D-CAD-Daten im STL-Format Schichtzerlegung (Slicen) und Erzeugung des NC-Programms freeformer: Schichtweiser Teileaufbau aus Tropfen Fertiges Bauteil 8

9 Bislang wurden die Materialien ABS, PC, PA12 (amorph) und TPU spezifiziert. Die Qualifizierung weiterer Kunststoffe wie etwa PP ist eine Schlüsselaufgabe bei der Weiterentwicklung unserer innovativen Technologie. Um zu prüfen, ob und wie ein Material verarbeitet werden kann, sind intensive Tests erforderlich. Zu den wichtigsten Parametern, die wir dabei ermitteln, zählen Verarbeitungstemperatur, Schichtdicke und -aufbau, Tropfenabstand sowie die Austragsparameter zur Tropfenerzeugung. Dabei beachten wir auch Aspekte wie Kanten-, Füll-, Festigkeitsstrategie und Bau raumtemperatur. Das Ergebnis sind voroptimierte Prozessdaten für jeden einzelnen Materialtyp. Durch die offene Maschinensteuerung bleiben sämtliche Parameter immer frei programmierbar. Dies ermöglicht Ihnen eine individuelle Prozessoptimierung und Materialqualifizierung, etwa für bestimmte Additive oder Farbgebungen. Voraussetzung sind jedoch Kenntnisse der Kunststoffverarbeitung ähnlich wie beim Spritzgießen. Die durch das AKF erreichbare Oberflächenqualität weist eine besonders gleichmäßige und dichte Struktur auf und das in jeder Richtung. Der Mittenrauwert Ra lag im Test bei rund 20 Mikrometern und entsprach damit der eines grob strukturierten Spritzteils.Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften zeigen auch die aus geprägte Qualität der Bauteile: Im Vergleich zu Spritzteilen lassen sich in Schichtebene derzeit mit ABS Zug festigkeiten von rund 80 Prozent er reichen. Ihre AKF-Bauteile sind also sofort einsatzbereit, sobald sie aus dem freeformer kommen. Die Makroaufnahme einer mit dem AKF- Verfahren erzeugten Bauteiloberfläche: homogener, dichter Schichtaufbau. 9

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11 in der Praxis Mit unserem innovativen AKF-Verfahren kombinieren Sie Designfreiheit und Materialvielfalt. So stellen Sie z. B. schnell Ersatzteile oder Funktionsmuster im qualifizierten Wunschwerkstoff her. Der freeformer bietet Ihnen umfassend neue Möglichkeiten völlig egal, in welcher Branche Sie arbeiten: von Konsumgütern über Automotive bis zur Medizintechnik um nur einige Beispiele zu benennen. Komplexe Geometrie: Der elastische Faltenbalg aus TPU wird mit Hilfe von wasserlöslichem Stützmaterial gefertigt. 11

12 Einzelteile und Kleinserien Vorrichtung zur Aufnahme von Büroscheren Material: ABS Schichthöhe: 0,27 mm Bauzeit: ca. 19 h 60 Halter für LED Lampen in einem Bauauftrag Material: ABS Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 14 h Funktionsintegration Schlauchschelle mit Verschluss Material: PA oder PC Schichthöhe: 0,27 mm Bauzeit: ca.4,5 h Zahnbürste mit beweglichem Kopf Material: ABS Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 8 h Kette als Baugruppe ohne Montage gefertigt Material: ABS Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 8 h 12

13 Mehrkomponententechnik Klappbarer Würfel Material: ABS +TPE (80 Shore) Schichthöhe: 0,21 mm Bau zeit: ca. 1 h Greifer mit Dichtlippe und integrierten Luftkanälen Material: ABS + TPE (80 Shore) Schichthöhe: 0,21 mm Bau zeit: ca. 9,5 h Individualisierung Weitere Beispiele Büroschere mit additivem 3D-Schriftzug Material: PP Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 1 Minute Lichtschalter-Wippe mit additiver 3D-Veredelung Material: ABS + TPU Schichthöhe: 0,21 mm Bauzeit: ca. 5 Minuten 13

14 Frei für Sicher arbeiten. Ohne Staub und Emissionen. Material effizient einsetzen. Ohne Rückstände. Verschiedene Materialien kombinieren. Ohne Probleme. 14

15 höhere Effizienz Zuerst haben wir das Spritzgießen kontinuierlich perfektioniert. Jetzt entwickeln wir die industrielle additive Fertigung. Unser Anspruch ist dabei gleich geblieben: Qualität zu wirtschaftlichen Stückkosten. Und dabei sehen wir jede Menge Potenzial für die Zukunft. Einfach intuitiv bedienen. Ohne spezielle Kenntnisse. Prozesse optimieren. Ohne Einschränkung. Qualifizierte Granulate einsetzen. Ohne Vorkonfektionierung. Funktionsfähige Bauteile herstellen. Ohne Spritzgießwerkzeug. 15

16 AKF Mehr als 3D-Drucken: Kunststoffprodukte aus qualifiziertem Standardgranulat Vielfalt verarbeitbarer Materialien Individuelle Prozesseinstellung und Materialqualifizierung Hochwertige mechanische Eigenschaften Effizienter Materialeinsatz ARBURG GmbH + Co KG Postfach Loßburg Tel.: +49(0) Fax: +49(0) contact@arburg.com _DE_ Änderungen vorbehalten Gedruckt in Deutschland