Aktuelle Entwicklung des 3D Drucks mit dem offenen System Freeformer. Eberhard Lutz / Bereichsleiter freeformer

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1 Aktuelle Entwicklung des 3D Drucks mit dem offenen System Freeformer Eberhard Lutz / Bereichsleiter freeformer

2 Das Familienunternehmen Zahlen, Daten, Fakten Zentrale Produktion in Loßburg (Deutschland) mit rund m² Weltweit ~ Mitarbeiter Konsolidierter Umsatz 2015: 596 Mio. EUR 2016: 636 Mio. EUR Exportanteil ~ 70 % 2

3 Das Familienunternehmen Leistungsspektrum Hightech- Spritzgießtechnik bis kn Schließkraft - 0,001 bis g PS Schussgewicht Robot-Systeme und Turnkey System für industrielle additive Fertigung 3

4 Technik: freeformer und Kunststoff-Freiformen AKF-Verfahren für industrielle additive Fertigung Aktor taktet Düsenverschluss Ausgangsbasis: Qualifiziertes Standardgranulat Düsenverschluss Austrag einzelner Tropfen an der Düsenspitze x y Bauteilträger bewegt Teil z Materialaufbereitung mit Schnecke wie beim Spritzgießen Materialreservoir zwischen Schnecke und Düsenspitze steht unter Druck 4

5 Materialien und Eigenschaften Homogener, dichter Schichtaufbau Tropfen-/Düsengröße bestimmt Struktur der Oberfläche Material und Füllstrategie bestimmen Dichte des Teils Parameter wie Bauraumtemperatur beeinflussen mechanische Eigenschaften 5

6 Materialien und Eigenschaften Offenes System ist maximal anpassungsfähig Basis: Voroptimierte Prozessdaten für qualifizierte Materialien Individuelle Prozessoptimierung für andere Materialparameter sowie Qualifizierung eigener Werkstoffe möglich 6

7 Materialien und Eigenschaften Breites Verarbeitungsspektrum Prinzipiell alle amorphen Thermoplaste < 300 C Unter anderem auch - Thermoplastische Elastomere - Biologische abbaubare Polymere - Resorbierbare Kunststoffe - Hochtemperaturmaterial Kombinierte Verarbeitung mehrerer Materialien 7

8 Anwendungsbeispiel Teileoptimierung Teileoptimierung durch systematische Versuche Spannung [N] 2,500 1, % verbesserte Festigkeit im Vergleich zum Prototyp Prototyp 1 Optimiertes Teil Dehnung [mm] Wandstärken vergrößert 8

9 Materialien und Eigenschaften Zugfestigkeit im Vergleich zu Spritzteilen: ~ 80 %* gespritzt 1 mm additiv gefertigt * Wert abhängig von Material und Orientierung 9

10 Materialien und Eigenschaften Komplexes Zusammenwirken unterschiedlicher Einflussgrößen Schichtdicke Formfaktor Teiledichte 0.27 mm % 0.21 mm % Comparison between recordings of different density cubes 0.15 mm % 10

11 Materialien und Eigenschaften Additive Teile mit hoher Dichte Dichte* [%] Spritzgiessen Normaler Austrag Optimierter Austrag 2 mm 85 2 mm * Material: Grilamid BTR 600 blk 11

12 Materialien und Eigenschaften Test mechanische Festigkeit: Zugfestigkeit* [MPa] Bruchdehnung* [%] ** Normaler Austrag Optimierter Austrag Spritzgiessen Normaler Austrag Optimierter Austrag * Zugfestigkeitsprüfung nach DIN EN ISO Type 1BA. Material: Grilamid BTR 600 blk ** Keine Daten vom Materialhersteller >50% 12

13 Materialien und Eigenschaften Zugfestigkeitsversuche: Zugfestigkeit* [MPa] Spritzgiessen Normaler Austrag Optimierter Austrag Bruchdehnung* [%] ** Normaler Austrag Optimierter Austrag * Zugfestigkeitsprüfung nach DIN EN ISO Type 1BA. Material: Grilamid BTR 600 blk ** Keine Materialdaten vom Hersteller >50% -03 / Technology-Days 13

14 Anwendungen Beispiel: Resorbierbare Implantate Originalmaterial Individuelle Dimensionen Schnelle Produktion 14

15 Anwendungen Beispiel: Prototypen für Funktionstest Schnelle Produktion Originalmaterial Ähnliche Festigkeit 15

16 Anwendungen Bauteil Airduct Material: PC Lexan 940A Schichtdicke 0,15mm Bauzeit: ca. 1 Stunde Besondere Merkmale: Ersatzteil für eine Anwendung in der Luftfahrt gefertigt aus einem flammgeschützten Sonderwerkstoff. Dieses Material ist im additiven Bereich nur mit dem freeformer verarbeitbar. Bauteil erfüllt die mechanischen Voraussetzungen um als Ersatzteil eingesetzt zu werden. 16

17 Anwendungen Beispiel: Individualisieren von Massenteilen Spritzgegossene Serienteile werden angepasst oder veredelt Individuelle Produktion mit Serienteilen 17

18 Anwendungen Beispiel: Einfache und schnelle Herstellung Ideal für Kleinserien, Funktionsbauteile und Vorrichtungen wie Greifer für Handhabungstechnik Komplexe Geometrien wirken sich nicht auf Bauteilkosten aus Gewichtseinsparung Integrierter Medienkanal 18

19 Potenziale für mehr Effizienz Kunststoffteileproduktion ein Vergleich Kriterium Spanend Sintern FDM AKF Spritzgießen Vorbereitungsaufwand Originalmaterial o + Materialverbrauch - o Baugeschwindigkeit (+) + o - - Kosten - o

20 Potenziale für mehr Effizienz Erzielbare Teilequalität im Vergleich Spritzgießen Spritzgießen mit Prototypenwerkzeug AKF FDM 20

21 Fazit und Ausblick AKF ist spannendes Zukunftsthema AKF gefertigte Teile haben gute mechanische Eigenschaften Im Vergleich zum Spritzgießen - Verzug und Spannungen gering - Extreme Wandstärken- Dicken-Verhältnisse möglich - Funktionsteile einfach herstellbar Voraussetzung: Beschäftigung mit Technologie Offenes System für individuelle Prozessoptimierung/Qualifizierung 21

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