Zimmer&Kreim zeigt den Einstieg in die automatisierte Lasertechnik

Zimmer&Kreim präsentiert auf der Formnext den Prototypenaufbau einer möglichen Laseranwendung zum Entfernen der Stützgeometrie von generativ gefertigten Bauteilen im SLM-Verfahren.

05. November 2018
Präzisionsgravuren auf einem Ei.
Bild 1: Zimmer&Kreim zeigt den Einstieg in die automatisierte Lasertechnik (Präzisionsgravuren auf einem Ei.)

Auf der AMB hat Zimmer&Kreim die neue Erodiermaschine Genius 900 Nova vorgestellt. Eine Maschine überzeugt laut Anbieter durch ihren modularen Aufbau und die thermo-symmetrische Mineralguss­konstruktion. Genau diese Konstruktion erlaubt es den Entwicklern nun auch andere Technologien auf den vorhandenen Unterbau aufzusetzen.

Im Fokus der Ingenieure steht dabei die Lasertechnologie. Mit technologischer Unterstützung durch Indel (für die Steuerungstechnik) sowie Arges (für die Lasertechnologie) präsentiert Zimmer&Kreim auf der Formnext nun einen Prototypenaufbau einer möglichen Laseranwendung zum Entfernen der Stützgeometrie von generativ gefertigten Bauteilen im SLM-Verfahren. Das “Geniale“ an dieser Idee ist, dass die Maschinen nicht standardisiert gefertigt werden müssen, sondern speziell für die Anforderungen des Kunden, respektive des Bauteils, gebaut werden können.

Zimmer&Kreim betrachtet immer die gesamte Prozesskette und hat schon frühzeitig die Weichen gestellt, diese Technologie in die Automation zu integrieren. „Wir sind der festen Überzeugung, dass Laserbearbeitung genauso wie alle anderen Technologien im Bereich des Werkzeug- & Formenbaus und der Fertigung einen festen Platz in der automatisierten Prozesskette haben muss“, erläutert Armand Bayer, Geschäftsführer Zimmer&Kreim, die Strategie des Unternehmens. „Mit unserer langen Erfahrung der technologieübergreifenden Automation haben wir seit längerem schon softwaretechnisch die Lasertechnik in unsere Systeme integriert. Mit diesem Schritt nun, können wir auch die Hardware stellen.“, unterstreicht Bayer.

Laserbearbeitung in Echtzeit

Nach wie vor entstehen bei der Bearbeitung von Bauteilen mittels Laser, Zeitverluste von bis zu 50 % bei der simultanen Verarbeitung der G-Codes. Hier hat Zimmer&Kreim gemeinsam mit den Technologiepartnern einen wahren „Durchbruch“ erzielt. Die Laserbearbeitung erfolgt in Echtzeit. Damit steigt die Nutzung des Lasers als „Werkzeug“ von durchschnittlich 50 % auf 100 % Ausnutzung der Maschinenlaufzeit (Hauptzeit). Dementsprechend reduziert sich der ROI für die Anlagenbetreiber signifikant.

Für die Bearbeitung (3D abtragen) keramisch beschichteter Inconel® Bauteile, ist bereits eine Anwendung erfolgreich in Serie. Bei dieser komplexen Bearbeitung wird das Bauteil zusätzlich zu den für die Positionierung des Laser Scan Head verantwortlichen Maschinenachsen X, Y, Z durch eine zusätzliche A – B Achse simultan in Echtzeit dem Laserstrahl nachgeführt.

Als Aussteller auf der Formnext präsentiert ZK nun einen möglichen digitalen Workflow in der Nachbearbeitung generativ gefertigter Bauteile anhand eines SLM-Teils. Die Nachbearbeitung von SLM-Teilen benötigt aktuell ca. 70 % der Gesamtherstellzeit der Bauteile.

Da sich die Nachbearbeitung auf viele Arbeitsschritte und Technologien verteilt, muss zunächst die Voraussetzung geschaffen werden, alle Arbeitsschritte digital zu erstellen und dem Bauteil digital mitzugeben. Sämtliche Arbeitsschritte werden dann mit den standardisierten Softwaretools der Zimmer&Kreim Softwarelösung „Alphamoduli“ auf Datenbankbasis gespeichert und verarbeitet. Die für die jeweiligen Technologien vorhandene Jobmanagement-Software steuert dann bauteilindividuell alle Arbeitsschritte vollautomatisiert und/oder manuell. Ausgangsbasis hierbei ist das jeweilige vom Kunden verwendete CAD/CAM System auch in Verbindung mit einem kundeneigenen ERP-System. Zimmer&Kreim nutzt hier seine langjährige Kompetenz in der automatisierten Steuerung und Bearbeitung von Bauteilen im Werkzeug- & Formenbau ab Losgröße 1.

Flaschenhals Nachbearbeitung eliminieren

Die nun auf der Messe vorgestellte Möglichkeit, Stützgeometrie konturnah mittels Laser zu trennen oder auch einfach nur die Bauplatten zu überarbeiten, um diese der erneuten Nutzung in einer SLM-Anlage zuzuführen ist Teil eines innovativen Gesamtkonzeptes. Neben dem vollautomatisierten Nachbearbeiten generativ gefertigter Bauteile können mit den ZK-Automatisierungssystem „Chameleon“ auch Drahterodiermaschinen oder Bandsägen zum Trennen der Bauteile von der Bauplatte automatisiert werden.

Zimmer&Kreim stellt sich in bekannter Weitsicht der Herausforderung, den „Flaschenhals“ der Nachbearbeitung generativ gefertigter Bauteile zu eliminieren, um damit Technologien wie SLM, einen beachtlichen Schritt in die getaktete und reproduzierbare Serienfertigung (ab Losgröße 1) zu führen.

Formnext, Halle 3, Stand C 70