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maschine+werkzeug 04/2019

Perfekt in Position gebracht

Schwenkeinrichtung

Bei dem generativen Draht-Aufschweißverfahren setzt Gefertec bei seinen 3DMP-Maschinen auf Zwei-Achs-Schwenkeinrichtungen von Peiseler für die perfekte Positionierung des Werkstücks.

Die Zwei-Achs-Schwenkeinrichtung ZATC 300 von Peiseler bringt den Impeller bei der Bearbeitung sekundenschnell in die richtige Position. Bild: Peiseler

Die Zwei-Achs-Schwenkeinrichtung ZATC 300 von Peiseler bringt den Impeller bei der Bearbeitung sekundenschnell in die richtige Position. Bild: Peiseler

Mit der Entwicklung 3D-Metal-Print, kurz ›3DMP‹ hat das Berliner Unternehmen Gefertec auf dem Gebiet des Additive Manufacturing ein Verfahren auf den Markt gebracht, das völlig neue Möglichkeiten erschließt. Anders als bei den bislang eingesetzten pulverbasierten Verfahren erfolgt der Druck mit dem bewährten Lichtbogenschweißen und Draht. Der geschmolzene Schweißzusatzwerkstoff wird lagenweise aufgetragen und generiert so das metallische Bauteil.

Das additive Verfahren 3D-Metal-Print von Gefertec verwendet einen Lichtbogen und Draht für den generativen Aufbau des Werkstücks. Bild: Peiseler

Das additive Verfahren 3D-Metal-Print von Gefertec verwendet einen Lichtbogen und Draht für den generativen Aufbau des Werkstücks. Bild: Peiseler

»Mit der Gefertec-Technologie sind wir in der Lage, bei großvolumigen Bauteilen im Vergleich zum Pulverbett-Verfahren bis zu 80 Prozent unserer Produktionskosten einzusparen«, berichtet Matthias Otte, bei Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau verantwortlich für die additive Fertigung, über den Einsatz des neuen Verfahrens. Schon seit einiger Zeit sind generative Fertigungsmethoden, häufig auch als 3D-Druck bezeichnet, auch bei Metall-Bauteilen verfügbar und werden als eine der Schlüsseltechnologien der digitalisierten Produktion im Sinne von Industrie 4.0 gesehen.

Beim Draht-Aufschweißverfahren kommt der Positionierung des Werkstücks eine entscheidende Bedeutung zu. Gefertec setzt dabei in allen 3DMP-Maschinen mit fünf Bewegungsachsen auf Zweiachs-Schwenkeinrichtungen von Peiseler, einem international anerkannten Spezialisten auf diesem Gebiet. Zwar bietet Gefertec auch eine dreiachsige Maschine an, in der sich der Schweißbrenner in X-, Y- und Z-Richtung bewegt, doch erfordern die meisten Anwendungen eine fünfachsige Bearbeitung. Die Schwenkeinrichtungen von Peiseler ergänzen die Anlagen dafür mit zwei rotativen Achsen und gehören insofern zu den Hauptkomponenten der Maschinen. Zum Einsatz kommen die ›ZATC 300‹ bei der kleineren Gefertec-Maschine ›Arc 405‹ und bei deren größerer Variante ›Arc 605‹ die ›ZAS 320‹. Entscheidend dafür ist der zur Verfügung stehende Bauraum.

»Die generative Fertigung war auch für uns Neuland mit ganz anderen Anforderungen als bei der klassischen Zerspanung«, erklärt Dr. Benedict Korischem, geschäftsführender Gesellschafter bei Peiseler. »Wir haben uns dieser Aufgabe mit großem Engagement gestellt und sehen in dem innovativen Fertigungsverfahren unseres Kunden ein großes Potenzial auch für uns.« In der Tat gibt es für die generative Fertigung von Metall-Bauteilen sehr viele Anwendungsbereiche. So beliefert Gefertec Branchen wie den Werkzeugbau, den Schiffbau oder den Schienenverkehr.

Hohe Kostenvorteile

Der neuartige generative 3DMP-Prozess ermöglicht Anwendern gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren wie dem Fräsen Kosteneinsparungen von bis zu 60 Prozent. Denn die Span- und damit Materialverluste sind beim Fräsen beträchtlich, während beim Aufschweißen mit Draht eine hochgradige Materialausnutzung gegeben ist. Zwar werden die Bauteile dabei ebenso endgefräst, doch sind die Spanmengen deutlich geringer. Auch die reduzierte Anzahl von Fertigungsschritten und der verringerte Werkzeugverschleiß schlagen positiv zu Buche. Und schließlich kann die neuartige additive Fertigung in hohem Maße Lager- und Logistikkosten reduzieren.

»Da unsere Maschinen sehr viel schneller produzieren, als das beim Fräsen möglich ist und das erforderliche Bauteil von einem auf den anderen Tag gedruckt werden kann, ist eine Lieferung geradezu just in Time möglich«, betont Marcus Ortloff, Vertriebsingenieur bei Gefertec. Gerade bei schwer zerspanbaren Edelstählen und Titan komme es insofern zu signifikanten Kostenvorteilen.

3DMP-Prozesskette

Auch im Vergleich zu anderen additiven Verfahren erziele man Vorteile, selbst wenn da keine unmittelbare Konkurrenz bestehe und jedes Verfahren seine Berechtigung habe. So sei zum Beispiel für sehr filigrane Bauteile das Pulverbettverfahren die richtige Methode, während 3DMP im Gegensatz dazu auch sehr großvolumige Bauteile fertigen könne. Gleichwohl gebe es aber Schnittmengen, wo der direkte Vergleich lohnt. »Hier punktet unser Prozess mit einer mehr als zehnmal höheren Aufbaurate und einer wesentlich besseren Materialausnutzung«, erläutert Marcus Ortloff. Denn während es bei pulverbasierten Methoden zu einem Overspray komme und mehr als 60 Prozent des Materials am Bauteil vorbeischießen, habe man bei 3DMP so gut wie keinen Verlust. Gerade bei teuren Werkstoffen schlage sich das in der Kostenrechnung nieder.

Insofern sei die Gefertec-Technologie auch sehr interessant für Dienstleister in der additiven Fertigung. »Wir bieten diesem Markt eine Möglichkeit, das Produktportfolio zu erweitern und damit noch flexibler auf die Bedürfnisse der Kunden einzugehen«, unterstreicht Marcus Ortloff. Im Grunde komme kein Dienstleister umhin, alle additiven Verfahren anzubieten. Denn mit 3DMP habe Gefertec inzwischen einen Industriestandard geschaffen.

Das 2015 gegründete Berliner Unternehmen hat sich nach eigenen Angaben mit der Entwicklung des Prozesses einen starken Vorsprung erarbeitet, den so schnell kein Wettbewerber aufhole. Das Know-how liege zum einen im Beherrschen des ›Wire Arc Additive Manufactoring‹, zum anderen in der Entwicklung der anwenderfreundlichen CAM-Software und schließlich in den Gefertec-Maschinen selbst. Die darauf basierende 3DMP-Prozesskette beginnt mit der Kunden-Lieferung eines CAD-Modells an den Nutzer der Gefertec-Anlage. Daraus druckt dieser mit Lichtbogen und Draht lagenweise einen endformnahen Rohling des Werkstücks. Anschließend erfolgt die Qualitätskontrolle mittels 3D-Scan und das Fräsen des Fertigteils.


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DE 42855 Remscheid
Tel.: 02191-913-0
Fax: 02191-913-164

GEFERTEC GmbH

Schwarze-Pumpe-Weg 16
DE 12681 Berlin
Tel.: +49 - 30 - 912074 360

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