Die Zukunft in der Fertigungstechnik

Gewichtsoptimierte Strukturen für die Luft- und Raumfahrt, Werkzeugeinsätze mit Kühlkanälen oder vollumfänglich funktionierende Prototypen – jede Anwendung, die komplexe Metallteile umfasst, profitiert vom 3D-Metalldruck.
Die Vorteile liegen auf der Hand: Es lassen sich auf diese Weise Bauteile realisieren, die mit herkömmlichen Fertigungstechniken nicht, oder nur mit verhältnismäßig großem Aufwand und in mehreren Arbeitsschritten, möglich wären.

Laserteile4you – wie immer state of the art

Im Jahr 2018 wurde die additive Fertigungstechnologie in Form eines TruPrint-Lasers des führenden, deutschen Herstellers TRUMPF als perfekte Erweiterung unseres Leistungsportfolios in unseren Produktionsablauf integriert. Mitte 2019 folgte ein zweiter Printer mit deutlich größerem Bauraum, um der gesteigerten Nachfrage noch besser entsprechen zu können.
Das pulverbettbasierte Laserschmelzen (Laser Metal Fusion) stellt derzeit die modernste und effektivste Technologie im 3D-Metall-Druck dar. Mittels einer Laserquelle wird zielgerichtet metallisches Pulver für einen kurzen Moment zum Schmelzen gebracht. Auf Basis eines virtuellen CAD-Modells entsteht Schicht für Schicht das dreidimensionale Objekt. Der sich wiederholende Fertigungszyklus besteht aus dem Auftragen des Metallpulvers mit einem Beschichter und dem Schmelzen mittels einer Laserquelle.
Der Aufbauprozess von unten nach oben lässt Metallteile vergleichbar wie in der Natur wachsen. Daraus ergeben sich völlig neue Freiheitsgrade, die mit bisherigen Fertigungsverfahren nicht zu realisieren sind.
Die Integration der AM-Technologie in unseren bestehenden Maschinenpark sorgt dafür, dass diese Bauteile nachgelagert in hohem Maße veredelt werden können. Durch optionale, zerspanende Fertigungstechniken werden passgenaue Anschläge gefräst, Oberflächen fein verschliffen oder mittels Laserschweißen mit anderen Teilen verbunden. Genau in dieser Kombination sehen wir langfristig unsere individuelle Stärke und den großen Vorteil für unsere Kunden.

Die Möglichkeiten sind nahezu grenzenlos

Die Erfahrungen der letzten Jahre zeigen, dass den Vorstellungen und Wünschen unserer Kunden kaum Grenzen gesetzt sind. Die Bauteile haben gegenüber traditionell gefertigten Teilen zudem keinerlei Nachteile. Die mechanische und thermische Belastbarkeit ist als absolut gleichwertig zu bezeichnen. 

Welche Vorteile ergeben sich durch den 3D-Metalldruck?

Der wirtschaftliche Nutzen durch den 3D-Metalldruck hängt stark von der Geometrie und dem Anwendungsfall ab. In der Regel können folgende Vorteile erzielt werden:

  • Produktionskosten unabhängig von der Bauteilkomplexität
  • Gewichtsreduktion durch Topologieoptimierung oder Leichtbaustrukturen
  • Funktionsoptimierung durch hybride oder integrale Bauweise
  • Konstruktive Freiheitsgrade bei der Bauteilentwicklung
  • Formlose und endkonturnahe Fertigung für verkürzten Produktentwicklungsprozess
  • Mehrwert im Materialsystem durch Werkstoffwahl und Parameteranpassung

Welche Materialien können im 3D-Metalldruck eingesetzt werden?

Eine große Zahl metallischer Materialien in Pulverform, wie z.B. Stahl, Aluminium oder Titan sind grundsätzlich für die Fertigung nutzbar. Wir haben eine Auswahl an Werkstoffen zur anwendungsorientierten Fertigung Ihrer Bauteile auf Lager. Aktuell nutzen wir primär folgende Materialien:

  • Edelstahl. Entsprechend 1.4404 oder X2CrNiMo 17-12-2
  • Aluminium. Werkstoffnummer: 3.2381
  • Werkzeugstahl. Entsprechend X3NiCoMoTi18-9-5

Sollten Sie andere Materialien benötigen fragen Sie uns bitte direkt über unser Kontaktformular an.

Gerne können wir ihnen zu den unterschiedlichen Materialien auch dementsprechende Datenblätter zur Verfügung stellen. Die Bauteile können anschließend bei uns gefräst, geschliffen, lasergeschweißt und Oberflächen-behandelt werden.

Profitieren Sie von unserer schnellen Reaktionszeit

Den Vorstellungen und Wünschen unserer anspruchsvollen Kundschaft sind kaum Grenzen gesetzt. Die mechanische und thermische Belastbarkeit der erzeugten Bauteile steht den konventionell gefertigten Teilen gleichwertig gegenüber. Wir gehen individuell auf die Bedürfnisse unserer Auftraggeber ein und beraten Sie ganz gezielt in Ihren Projekten.

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Höchste Qualitätsstandards und Zuverlässigkeit

Die junge 3D-Metalldruck bei Laserteile4you ist eingebettet in ein hochmodernes, zertifiziertes ERP-System, jedoch gleichzeitig getrimmt auf schnelle Durchlaufzeiten. Wir bieten Ihnen ein maximales Maß an Flexibilität bei der Herstellung Ihrer Teile und gleichen regelmäßig die Erfordernisse der einzelnen Industriebranchen mit den jeweiligen Qualitätsstandards ab. Als zertifizierter Laserfachbetrieb dient das Wissen aus anderen Technologien als breitgefächertes Erfahrungsspektrum.

Auch bei der Auswahl der Maschinensysteme steht Qualität, Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit im Fokus. Aus diesen Gründen setzen wir auf neuartige Multi-Laser Anlagen. Integrierte Qualitätssysteme sichern den stabilen Aufbauprozess. Nach dem Bauprozess stehen hochmoderne und verschiedenste Arten von Messsystemen für unsere Qualitätssicherung zur Verfügung.

Diese Branchen nutzen unsere AM-Kompetenz

Das Know-how bei Metallteilen aus einem 3D-Drucker kann so vielschichtig sein, wie die Schichten aus denen ein Bauteil entsteht. Hierzu zählt die notwendige Expertise und Erfahrung um mit dieser Technologie erfolgreich zu arbeiten. Die gestellten Anforderungen an AM-Bauteile sind selten weniger gering als bei herkömmlich gebauten Teilen. Dieser Herausforderung meistern wir mit einer top ausgebildeten Mannschaft und verbessern unseren Prozess kontinuierlich. Anwendung findet die AM-Technologie in allen Branchen der Industrie, in denen Metallbauteile benötigt werden. Darunter zählen unter anderem die Automobilbranche, der Maschinenbau, der Werkzeug- und Formenbau, die Medizintechnik und auch die Luft- und Raumfahrttechnik.

Für welche Anwendungsgebiete ist das Drucken mit Metall besonders interessant?

Die additive Fertigung hat ihren Ursprung im Rapid Prototyping, also dem Bau von Anschauungs- und Funktionsprototypen. Produktentwicklung und Markteinführung lassen sich dadurch entscheidend verkürzen. Mittlerweile hält die additive Fertigung aber zunehmend Einzug in die Serienfertigung.

Dabei eröffnet sie sowohl anspruchsvollen Bereichen wie Healthcare, Automotive & Mobilität oder Luft- & Raumfahrt neue Möglichkeiten, als auch Massenmärkten wie Lifestyle & Konsumgüter oder Produktion & Industrie. Im Fokus steht dabei immer, sich vom Wettbewerb zu differenzieren und zukunftsfähig zu bleiben.

Kleine, filigrane Strukturen, individuell geformte Freiformflächen oder besonders leicht dimensionierte Formen eigenen sich besonders für die Fertigung mit einem 3D-Metalldrucker. Da der Laser nur an den Stellen Material zum Schmelzen bringt, die letztlich für das Entstehen des 3D-Objekts notwendig sind, ist der Materialeinsatz im Vergleich zu abtragenden Metallverarbeitungstechniken sehr gering. Sie können bei der Konstruktion und Entwicklung preistreibende Kosten für Werkzeuge und Vorrichtungen einsparen. Auch die Fertigung von Bauteilen auf Nachfrage (just in time) eröffnet neue Möglichkeiten diese faszinierende Technologie einzusetzen. Daraus ergeben sich vor allem für folgende Bereiche und Anwendungsgebiete maßgebliche Vorteile:

  • Prototypenbau
  • Werkzeug- und Vorrichtungsbau
  • Kleinserien und Produktentwicklung
    Gewichtsoptimierte Strukturen
  • Ersatzteile
  • Wärmetauscher und Kühlkörper
  • Hochkomplexe Geometrien

Wann lohnt sich der 3D-Metalldruck besonders?

Wie jede Fertigungstechnologie braucht auch die additive Fertigung bestimmte Rahmenbedingungen, bei denen sie das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis erreicht. Rechnen sich beispielsweise im Spritzguss hohe Werkzeugkosten nur bei Großserien, punktet der industrielle 3D-Druck aus wirtschaftlicher Sicht in anderen Bereichen:

  • Bauteile kostenoptimiert fertigen, auch in Serie 
  • Kosten für Fertigung und Lagerung von Ersatzteilen reduzieren – durch lokale Produktion on demand
  • Produktentwicklung und Prototypenbau beschleunigen, um Wettbewerbsvorteile zu sichern
  • Produkte völlig neu denken, unabhängig von Werkzeug oder Maschinenpark

Auch in Zukunft ist der industrielle 3D-Druck mit Metall nicht immer eine Alternative zu konventionellen Fertigungstechnologien. Aber er setzt dort an, wo herkömmliche Verfahren bzw. deren Kombination wie Fräsen, Biegen/Abkanten, Laserschneiden, Stanzen, Spritz- oder Druckguss an ihre Grenzen stoßen.

Was muss bei der Konstruktion beachtet werden?

Das Verfahren des 3D-Metalldrucks ermöglicht hohe Freiheitsgrade bei der Gestaltung von Bauteilen. Viele der Restriktionen konventioneller Fertigungsverfahren gelten nicht oder nur in eingeschränkter Ausprägung. Trotzdem müssen Gestaltungsrichtlinien eingehalten werden, um qualitativ hochwertige, funktionale Bauteile wirtschaftlich fertigen zu können.

Beispielsweise müssen Formschrägen, die in Bezug auf die Aufbaurichtung einen Winkel größer oder gleich 45° haben, durch Stützstrukturen abgestützt werden. Andernfalls entstehen Überhänge, an denen es durch thermisch induzierten Eigenspannungen zu Prozessfehlern kommt. Daraus kann eine minderwertige Oberflächenqualität oder im schlechtesten Fall ein Prozessabbruch resultieren. Die Stützstrukturen werden im Preprocessing konstruktiv vorgesehen und später dann beispielsweise durch spanende Fertigungsverfahren entfernt.

Auch innenliegende, runde Kanäle müssen ab einem Durchmesser von 8 mm abgestützt werden. Alternativ können die Kanalgeometrien beispielsweise selbststützend ausgeführt werden.

Vor allem erfahrene Konstrukteure stehen vor der Herausforderung, ihr bestehendes Know-how auf die neue Denkweise des Metall 3D-Drucks anzupassen. Hierfür stehen Ihnen unsere Experten gerne hilfreich zur Seite.

Beratungsleistungen inklusive

Bei der Entwicklung und Konstruktion Ihrer Bauteile für den 3D-Metalldruck stehen Ihnen die qualifizierten Spezialisten von Laserteile4you gerne beratend zur Seite. Wir unterstützen Sie in allen Phasen des Produktentstehungsprozesses, um mit Ihnen zusammen das optimale Bauteil für Ihre Anwendung zu entwickeln und eventuell auftretende Probleme möglichst frühzeitig aus dem Weg zu räumen. Fragen Sie uns an, wir beraten Sie gerne.

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Vertrauen Sie auf unsere Expertise

  • Gezielte konstruktive Beratung und Entwicklung
  • Schnelle Reaktionszeiten und Fertigung. 24/7 an 365 Tagen im Jahr
  • Hochwertige Messmethoden mit Materialanalysen im Haus
  • Kombination mit anderen modernen Lasertechnologien
  • Jahrzehntelange Erfahrung in der Metallbe- und verarbeitung in Kombination mit hochmoderner Lasertechnik und Oberflächenveredelung
  • Individuelle Kombination verschiedenster Fertigungstechnologien

Durch unser umfangreiches Wissen als Fullservice Dienstleister in allen Fragen rund um die Be- und Verarbeitung von Metall, in Verbindung mit einem hochmodernen Maschinenpark, können wir unseren Kunden zahlreiche zusätzliche Bearbeitungsmöglichkeiten bieten. Dies betrifft sowohl die Auswahl geeigneter Materialien als auch zahlreiche Fertigungsoptionen zur Oberflächenbehandlung und anschließenden Veredelung wie z. B. Pulverbeschichtung.

 

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