Aufeinander abgestimmt

Mark Cook, Vice President Metallprodukte bei 3D Systems, spricht im :K-Interview über die Vorteile des Metalldrucks gegenüber subtraktiven Technologien, der Tauglichkeit von AM für die industrielle Serienfertigung und dem Trend zur hybriden Fertigung.

11. November 2019
Aufeinander abgestimmt
»Auch bislang eher zurückhaltende Branchen wie der Werkzeug- und Formenbau erkennen die Vorteile des Verfahrens zunehmend.« Mark Cook, Vice President Metallprodukte bei 3D Systems. (Bild: 3D Systems)

:K: 3D Systems bietet ja sowohl Maschinen für den Kunststoff- wie auch den Metalldruck an. Wie entwickeln sich die beiden Sparten?

Mark Cook: Ich bin für den Metallbereich zuständig, und dazu kann ich Ihnen Auskunft geben: Der Bereich entwickelt sich sehr gut. Mit unseren Maschinen, die im Direktmetalldruck (DMP) arbeiten, sind wir in nahezu allen Branchen inzwischen erfolgreich. Denn in immer mehr Branchen wird das Thema Leichtbau immer wichtiger – und wo es um Leichtbau geht, kommt Additive Manufacturing zum Einsatz. Dazu kommt: Auch bislang eher zurückhaltende Branchen wie der Werkzeug- und Formenbau erkennen die Vorteile des Verfahrens zunehmend. Denn mit Additive Manufacturing lassen sich Geometrien realisieren, etwa für Kühlkanäle, die mit anderen Technologien gar nicht oder nur extrem aufwendig erzeugt werden können.

:K: Welches sind für Sie denn die wichtigsten Branchen?

Cook: Wir sind sehr breit aufgestellt, aber in Deutschland zählen sicherlich Automobilindustrie, allgemeiner Maschinenbau, die Dentalbranche und Aerospace zu unseren wichtigsten Branchen.

:K: Und im Vergleich zu den USA – welcher Markt ist für den Metallbereich wichtiger?

Cook: Europa und USA sind für uns von derselben Bedeutung. In den USA ist aber vor allem die Medizintechnik sehr stark, in Europa ist es der Maschinenbau und Automotive.

:K: Was zeichnet das Angebot von 3D Systems im Bereich Metalldrucker besonders aus?

Cook: Wir zeichnen uns gegenüber dem Wettbewerb vor allem durch unsere integrierten Lösungen aus. Angefangen von der Softwarelösung 3DXpert für additive Metallfertigung bis zu den Maschinen, den Werkstoffen und dem Service. 3DXpert unterstützt jeden Schritt der Additiven Fertigung vom Entwurf bis zur Nachbearbeitung und optimiert so den gesamten Prozess.

Die Lösung ist zusammen mit den verschiedenen 3D-Metalldruckern und der umfassenden Auswahl an Werkstoffen perfekt aufeinander abgestimmt. Dazu unterstützen unsere Anwendungsingenieure mit ihrem Know-how den Kunden, diese Vorteile optimal zu nutzen, um den Zeit- und Kostenaufwand zu verringern und gleichzeitig von einem größeren Funktionsumfang für die Metallproduktion zu profitieren. Durch die patentierte Technologie zum Schichtaufbau von 3D Systems können kleinere Partikel genutzt werden, um feinste und detaillierte Strukturen und geringe Wandstärken umzusetzen.

:K: Können Sie das DMP-Verfahren bitte kurz skizzieren?

Cook: DMP ist eine Technologie der additiven Fertigung von hochwertigen, komplexen Metallteilen auf Basis von 3D-CAD-Daten. Im Gerät wird ein Hochpräzisionslaser auf Metallpulverpartikel gerichtet, um selektiv nacheinander dünne horizontale Metallschichten aufzubauen. Diese herausragende Technologie ermöglicht die Produktion von Metallteilen mit anspruchsvollen Geometrien, was mit konventionellen subtraktiven Technologien oder Gießtechnologien nicht möglich wäre.

:K: Dennoch: Generell ist die Oberflächenqualität durch den schichtweisen Aufbau beim Additive Manufacturing nicht so hoch wie bei abtragenden Verfahren und erfordert deshalb doch häufig Nacharbeit?

Cook: Nicht unbedingt – es kommt darauf an, welche Fläche der Anwender benötigt. An der Auftragsfläche erreichen wir eine exzellente Oberflächengüte von 200stel. An den schrägen Seiten hängt es vom Winkel ab, denn da ist die Schichtdicke der entscheidende Faktor.

Durch die patentierte Technologie zum Schichtaufbau von 3D Systems können aber kleinere Partikel genutzt werden, um feinste und detaillierte Strukturen und geringe Wandstärken umzusetzen. Eine Oberflächenqualität von bis zu 5 Ra µm (200 Ra Mikrozoll) lässt sich mit wenig Nachbearbeitung erreichen.

:K: Bei schrägen freitragenden Formen benötigen Sie aber Stützen, die wieder entfernt werden müssen?

Cook: Auch nicht unbedingt. Aufgrund der hervorragenden Verdichtung des Metallpulvers ermöglicht beispielsweise unser ProX DMP 300 einen Aufbau von Winkeln von bis zu 20° ohne Stützen. Weniger Stützen und eine verbesserte Oberflächenqualität führen zu weniger Nachbearbeitung und Werkstoffverbrauch – das spart Zeit und Kosten.

:K: Hat das Additive Manufacturing seine Tauglichkeit für die industrielle Serienfertigung schon unter Beweis gestellt?

Cook: Das hängt von der Branche ab und kommt auf die Anforderungen an. Wir können in Serie produzieren, wir können – je nach Aufgabenstellung – teilweise auch günstiger produzieren als eine Fräsmaschine. Aber eben nicht im Fünf-Sekunden-Takt. Doch genau für das Thema Serienfertigung haben wir nun gemeinsam mit GF zum Beispiel die DMP Factory 500 vorgestellt.

:K: Was ist der Hintergrund der Zusammenarbeit mit GF?

Cook: GF hat lange tiefe Erfahrungen in der traditionellen Fertigung, 3D Systems Expertise ist AM und AM-Anwendungen. Die Partnerschaft mit GF bringt diese zwei Welten zusammen. Bereits heute, aber noch viel stärker in Zukunft, wird der Trend zu hybrider Fertigung gehen. Und die DMP Factory 500 ist ein erstes, typisches Beispiel für die zukünftige Zusammenarbeit von GF und 3D Systems. Dabei handelt es sich um ein skalierbares System, das aus mehreren Modulen besteht. So können additiv gefertigte Teile automatisiert von anderen Modulen nachbearbeitet werden. Damit lassen sich Metallwerkstücke bis zu einer Größe von 500 mm x 500 mm x 500 mm produzieren. Die verschiedenen Module sind individuell anpassbar. Durch die Hybridmaschine können die Arbeitsabläufe verbessert und somit die Kosten gesenkt werden. Weitere gemeinsame Entwicklungen mit Georg Fischer sind in der Pipeline.

:K: Additive Fertigung hat auch auf der Engineering-Seite ein Problem – wissen nicht die meisten Konstrukteure viel zu wenig über die Möglichkeiten?

Cook: Wenn ich ein Frästeil konstruiert habe, bin ich mit Fräsen auch immer billiger. Nur wenn die Konstrukteure die Möglichkeiten von Additive Manufacturing wirklich nützen, entsteht echter Mehrwert. Das erfordert ein Umdenken der Konstrukteure. Damit tun sich anfangs vor allem Ältere etwas schwerer. Aber nur kurz. Denn jeder Konstrukteur, der einmal in Additive Manufacturing konstruiert hat, erkennt sofort die Möglichkeiten. Dann werden Teile realisierbar die bisher völlig unmöglich erschienen. hjs

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