Additive Manufacturing im Produktionsalltag Entwicklung, Fertigung und Einsatz im Alltag. SLS-Technologie Beispiele für Kunststoff

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1 Additive Manufacturing im Produktionsalltag Entwicklung, Fertigung und Einsatz im Alltag Welche Rolle spielt AM für den Maschinenbauer SLS-Technologie Beispiele für Kunststoff 1

2 Was ist Prototyping? Herstellung von Modellen zur Veranschaulichung und zur funktionalen Überprüfung Vor-Validierung möglicher Produkte in kürzester Zeit Designprototyp, Geometrischer Prototyp, Funktionsprototyp, Technischer Prototyp Materialien: Handgemachte Modelle aus Holz, Pappe + Papier, Harz etc. Maschinell unterstützende Verfahren mit Kunststoffe, Metalle etc. Verfahren: Stéréolithographie (lichtaushärtende Harze) Vakuumguss (Abgiessen in Silikon-Form) Metallguss Fused Deposition Modeling (FDM aufgeschmolzende Filiamente) neu: Polyjetverfahren, (Selektives)-Laserschmelz-Verfahren (SLS) 2

3 Selektives Lasersinter-(schmelz) Verfahren (SLS) Vorstellung der SLS-Technologie für Kunststoffe Fertigungsprinzip SLS Technologie Kunststoff-Sinterprozess Vorteile, Nachteile, Eigenschaften, Post-Processing Werkstoffe + Fertigungstoleranzen Entwicklung, Fertigung und Einsatz im Alltag CAD-Daten STL-Schnittstelle e-manufacturing Anwendungsbeispiele Kunststoff 3

4 SLS-Technologie Selektives Lasersintern (engl. Selective Laser Sintering) SLS, DMLS, SLM, ALM, EBM Aufschmelzen des Pulvers mit Laser Scanner Einheit Elektronenstrahl Infrarot-Heizung Vorgeheizter Bauraum bis knapp unter Schmelztemperatur Oxidationsverhinderung durch Stickstoffatmosphere, Argon Werkstoffe: Kunststoffe Metalle Korngrösse µ Quelle: inggo.com 4

5 SLS-Technologie Selektives Lasersintern Kunststoff-Laser-Sinterprozess Vorteile: niedrige Schmelztemperatur ( C) schnelle Fertigung (1-2 Tagen) keine Baustützen nötig Nachteile: raue Oberflächen Verzugsrisiko bei langen Bauteilen Eigenschaften: Amorphe (z.b. PC, PVC) Dichte 60-85% Spritzguss, geringer Schrumpf Post-Processing: Auskühlung im Pulverkuchen (6-24 H) Teile-Vereinzelung durch Siebeinrichtung u. Druckuftreinigung Nacharbeit von Hohlräumen, Bohrungen Entfernung von loses u. angesintertes Pulver Primen der Oberfläche Lackierung, Versiegelung (Infiltrieren Epoxidharz) Teilefügung durch Kleben, Schweissen Teilkristallin (PA, PEEK) Dichte 95% Spritzguss, erhöhter Schrumpf Quelle: Google Image 5

6 SLS-Technologie Selektives Lasersintern Kunststoff-Laser Sinterprozess Verwendete Kunststoffe bei Initial: auf Basis PA12, EOS PA6, Prodways PA ungefüllt standard PA ungefüllt HD PA / GF PA / Alu PA / CF PA / FR (0,8mm mind. Wandstärke) (0,4mm) (0,8-1mm) (1,0mm) (1,5mm) (2,0mm) Fertigungstoleranzen: ±0,2 mm (z-achse), ±0,1mm (x,y-achse) Schichtdicke: 60µ-200µ Standard: 150µ HD-Version: 60µ Bauraum: 200x250x330mm 700x380x560mm 8 Maschinen Quelle: Google Image 6

7 SLS-Technologie Selektives Lasersintern Übersicht Maschinenhersteller (auszugsweise, alphabetisch) 3D System, Selektives Lasersintern Arcam, electron beam manufacturing Arburg, Kunststoff-Freiformen (AKF) Concept Laser, Lasercusing EOS, Lasersintern Phenix, Lasersintern Prodways, Selektives Lasersintern Realizer, Laserschmelzen Renishaw, Laserschmelzen SLM-Solution, Lasersintern Trumpf, Direktes Laserformen Quelle: EOS + Prodays 7

8 Entwicklung, Fertigung und Einsatz im Alltag Arbeitsschritte von der Konstruktion zur Fertigung Elektronisch gestützte digitale 3D-Konstruktionsdaten dienen zum Manufacturing Transformation in eine STL-Schnittstelle (Surface Tessellation Language) STL-Format beinhaltet die Beschreibung der Oberfläche von 3D-Körpern CAD-Daten STL-Schnittstelle e-manufacturing werkzeuglos und stückzahlunabhänging Konstruktion, Design und Fertigung von komplexen Strukturen hohes Maß an Designfreiheit Funktionsoptimierung und -integration Herstellung kleiner Losgrößen zu angemessenen Stückkosten Beispiel von Oberflächenmodellen Quelle: Google Image 8

9 Entwicklung, Fertigung und Einsatz im Alltag Arbeitsschritte von der Konstruktion zur Fertigung Kunde: Konstruktionsphase, CAD-Daten Erstellung einer STL-Datei, Zeichnung Anfrage beim Dienstleister Dienstleister: techn. Machbarkeitsprüfung (u.a. Wandstärkenanalyse) ev. Vorschlag der geeigneten Fertigungstechnologie Angebotserstellung Bei Auftragseingang: Überprüfung der STL-Datei, Fertigungstoleranzen Fertigung ev. Nacharbeit Auslieferung Wandstärkenanalyse: blau unter 0,4mm 9

10 Anwendungsbeispiele Kunststoff Anwendungen mit PA Funktionale Teile für die Erprobung PA 12 ungefüllt Kleinserien mit Alu-Kugeln (50µ) mögliche Anwendungen: Abdeckungen, Quelle: INITIAL 10

11 Anwendungsbeispiele Kunststoff Funktionale Teile für die Erprobung Anwendungen mit PA Quelle: Google, 3druck Quelle: Google, rioprinto mögliche Anwendungen: Lageraufnahme, Gehäuse, Stützen, Impeller, Lüfter Quelle: Google, Kunststoff Schweiz 11

12 Anwendungsbeispiele Kunststoff Funktionale Teile für die Erprobung Anwendungen mit PA Quelle: Google, Steiner 3d.ch Quelle: Google, fabb-it.de mögliche Anwendungen: Filtertechnik, Ventiltechnik, Gehäuse Quelle: Google, Khmarodeur.de 12

13 Anwendungsbeispiele Kunststoff Anwendungen mit PA Modell-Idee für Leichtbauanwendungen Bionische Formgebung für Strukturteile Lastgerechte Auslegung Designermodell Quelle: Google Image 13

14 Die ganze Expertise bei Initial 3D-DRUCK PLASTIC ADDITIVE MANUFACTURING MOVINGLight DLP SLA SLS Polyjet FDM Vakuumguss Veredelungen 14

15 Die ganze Expertise bei Initial 3D-DRUCK METALL LASERSINTERN Inconel Stahl + Edelstahl Titanium Kobalt-Chrom Aluminium 15

16 INITIAL ist ein französisches Kompetenzzentrum und führend auf dem Gebiet Produktentwicklung, additive Fertigungsverfahren und Herstellung im Bereich 3D-Scan und -Druck. Im März 2015 hat sich INITIAL dem Unternehmen Prodways, einer Tochter des Gorgé-Konzerns, angeschlossen. Das 1991 gegründete Unternehmen hat verschiedene Aktivitätsschwerpunkte. Wir bieten optimierte Gesamtpakete in den Bereichen: Produktprojektierung und -entwicklung 3D-Scan zur Digitalisierung und Steuerung 3D-Druck und additive Fertigungsverfahren mit Verwendung von Kunststoff und Metall Werkzeugbau und thermoplastischer Spritzguss Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ronald Hopp Business Developer D-A-CH Tel: +49 (0)