Bei Automatisierung 3D-Druck immer mitdenken – Herausforderungen und viele neue Möglichkeiten

Wir zeigen Ihnen auf, warum Sie bei Automatisierung 3D-Druck immer mitdenken sollten. Egal welche Ansprüche Sie an Bauteile oder Drucker haben  wir lieben die Herausforderung und staunen immer wieder selbst, wie viele neue Möglichkeiten sich auch in industriellen Unternehmen durch additive Fertigung eröffnen. Es gibt fast nichts, was mit dieser revolutionären Technologie nicht möglich wäre. Wir haben Lösungen zusammengestellt, mit denen wir Herausforderungen bei Geometrien, Supportstellen, Druckbarkeit, Z-Höhe als Preistreiber, Hinterschneidungen, Bauteil-Qualität, Platzierung der Teile und vielem mehr reagiert haben. Best Practice in der additiven Fertigung im 3D-Druck. 

Drucker

Inhaltsverzeichnis:

Herausforderungen im Bereich SLM

Bei der additiven Fertigung mit SLM wird der Schmelzpunkt des Materials überschritten. Es ist die etablierte Technologie zur Nutzung von Metallen als Rohstoff für 3D-Drucker. Wie bei der Zerspanung auch, basiert der Druck-Prozess auf der Software (EOS eine smarte Technologie. Hierbei werden Programme Materialize Magics verwendet, um die beste Qualität der Bauteile gewährleisten zu können. Im Lauf der Jahre haben wir viel Erfahrung mit Unternehmen sammeln können und gehen auf die interessantesten Herausforderungen ein, die gemeistert wurden.  

Warum Support im Metalldruck, die Bauteile liegen doch im Pulver und müssen nicht gestützt werden, oder?

Der Support im Pulver-Schmelzverfahren dient hauptsächlich der regionalen Wärmeabfuhr der Laserenergie. Da im losen Pulver immer noch sehr viel isolierende Luft eingeschlossen ist, kann dieses Material die Wärme nicht abführen und es kann zu lokalen Überhitzungen kommen. Das kann zu sehr rauen Oberflächen und zu Fehlstellen führen. Mittels Stützstruktur werden die Überhitzungen abgeführt. Doch es geht mehr: Man kann zum Beispiel für additive Fertigung geometrisch flache Winkel vermeiden und das Bauteil mit runden Formen und wenig harten Kanten gestalten. Man kann aber auch nach Beispiel von VELO3D Maschine und Prozess so speziell verbessern, dass generell sehr wenig bis gar keine Stützstruktur notwendig ist.  

Warum ist mein dünnes, großes Bauteil viel teurer als das kleine massive Bauteil? Wie stark fließt der Materialpreis in die Kalkulation mit ein?

Im SLM-Verfahren wirkt sich der Materialpreis kaum auf den Endpreis aus, wohl aber Bauhöhe und daraus resultierende Laufzeit der Maschine. Wir können sehr große Teile auch mittels Duallaser aufbauen. Am besten stellt man große Bauteile möglichst flach auf die Bauplatte. Hier finden wir oft den goldenen Mittelweg zwischen bester Qualität und bestem Preis. Bei hohem Energieverbrauch ist der Materialpreis pro Bauteil gering.

Ich brauche spezielle Legierungen für mein Bauteil. Ist hier der 3D-Druck sinnvoll?

Wir verarbeiten im Haus Aluminium (AISi10Mg). Kunststoffe im FDM-Verfahren können wir im Haus vielseitiger herstellen (ABS, PETG, ESD-ABS, etc.). Andere Metalle und Kunststoffe können in Absprache extern produziert werden. Doch da unsere Aluminiumlegierung vielseitig verwendbar ist, können wir die meisten Anwendungsfälle abdecken. Aus Qualitätsgründen handeln wir unter anderem sehr viel mit Alu in unserer Fertigung und haben langjährige Partner für andere Metalle. 

Kann 3D Druck alle Hinterschnitte gut abbilden?

Dies hängt vor allem stark vom Winkel zur Bauplatte hin ab und wie gut man die dort befindliche Stützstruktur entfernen kann und wie gut alles zugänglich ist. Die Lösung: Abrundungen, Holzstrukturen und gute Erreichbarkeit für Postprozess. 

Eloxieren ist bei unserem AlSi10Mg nicht möglich – was also tun?

Auch für diese Herausforderung haben wir eine Lösung gefunden. Pulverbeschichtung und Lackieren. 

Begrenzung des Bauraums 220x220x230 mm – wir sprengen einfach die Grenzen

Da unser Bauraum 220x220x230 mm groß ist, stellt sich vielen die Frage, ob Sie ihre Bauteile überhaupt bei uns drucken lassen können. Unsere Lösung: Teilen der Bauteile schon bei der Konstruktion oder ein Angebot über unsere Partner wahrnehmen.  

Noch eine Herausforderung: Wandstärken unter 0,5 mm sind nicht abbildbar

Das ist zwar richtig: Bedingt durch den begrenzten Laserfokus sind Wandstärken unter 0,5 mm nicht abbildbar. Doch zäumen wir das Pferd nicht von hinten auf, sondern gehen zurück auf Start oder Konstruktion und gestalten keine Wände und Kanten unter 0,5 mm.  

Was, wenn unsere allgemeinen Toleranzen und Oberflächenqualitäten nicht ausreichen?

Es kommt immer wieder vor, dass unsere allgemeinen Toleranzen und Oberflächenqualitäten nicht ausreichen. Unsere Lösung für diese Herausforderung: Wir bearbeiten die Teile etwa durch CNC-Unterstützung nach und gleichen damit alles wieder aus. 

3D-Druck ist oft sehr teuer: Stimmt das?

Diese Herausforderung lässt sich gut handeln, denn hier spielt die Bauteilpositionierung eine große Rolle. Die Bauteilorientierung sollte man bereits bei der Konstruktion einplanen. Bei Prototypen gilt: je flacher, desto besser. Bei Serie ist es am besten, so viele Bauteile wie möglich auf die Bauplatte zu bringen, um so wenig xy-Fläche wie möglich zu verbrauchen. 

Massenproduktion (größer als 1000 Stück) ist oft nur bei Individualisierungen sinnvoll

Soll sich Massenproduktion im 3D-Druck lohnen, müssen auch alle Aspekte in der Konstruktion für den 3D-Druck ausgelegt sein. So müssen Faktoren wie möglichst wenig Stützmaterial, optimale Nachbearbeitungsmöglichkeiten und möglichst viele Teile auf der Bauplatte berücksichtigt werden. 

Woran erkennt man, was für den 3D-Druck an meinem Bauteil optimiert werden soll?

Wir bei TROVUS Tech bieten natürlich auch Dienstleistungen für Konstruktion und Simulation für alle Materialien an. Somit sind Sie mit Ihren Bauteilen nicht auf sich allein gestellt. Wir können wahlweise die komplette Konstruktion übernehmen oder als Unterstützung und Beratung für ihre Konstrukteure hinzukommen 

Herausforderungen FDM

Bei der additiven Fertigung mit FDM gibt es für uns 3D-Drucker auch immer wieder spannende Herausforderungen, die wir bis heute im Jahr 2021 für unsere Kunden gemeistert haben. Unsere smarte additive Fertigung (gängige Software: EOSwir nutzen Simplify 3D, Prusa Slicer oder Cura) unterstützt uns bei der Produktion von Teilen sowohl für Industrie wie Mittelstand, die die Chancen des 3D-Drucks für Prozesse der Automatisierung nutzen wollen. Mehr Informationen finden sich unter unseren News sowie im Newsletter. 

Ist das nötige Stützmaterial ein Problem?

Überhaupt nicht, denn durch 3D-Druck-optimierte Konstruktion ist alles individuell anpassbar. 

Kann jedes Bauteil mit den gleichen Parametern gedruckt werden?

Um eine optimale Bauteilqualität zu erhalten, benötiget man angepasste Bauparameter zu jeder Bauteilgeometrie. Diese werden von uns eigens ermittelt.  

Eine 100% Dichtheit ist im FDM-Druck durch den Schichtaufbau leider nicht gegeben

Mit Hilfe von Harzen oder Aceton kann die Oberfläche geglättet und somit wasserdicht versiegelt werden.  

Stimmt es, dass Toleranzen oft nicht genau oder schwankend sind?

Toleranzen können individuell durch das Flussverhalten des Kunststoffes kontrolliert werden. Zudem kann man mit verschiedenen Düsendurchmessern feinere oder gröbere Detailgrade erzeugen. Hierbei gilt: Je kleiner die Düse ist, desto länger dauert die Bauzeit.  

Lassen Sie uns in Kontakt kommen – wir wollen Sie gerne von unserem Service überzeugen

Sie interessieren sich auch für unseren Service (additive Fertigungund stehen selbst vor der Herausforderung, mit 3D-Druck-Lösungen Ihre Automatisierung und Produktion weiter voranzubringen? Dann treten Sie mit uns in Kontakt. Wir verstehen uns als Dienstleister für Mittelstand und Industrie und erleben 2021 erneut gesteigertes Interesse für unsere Dienstleistungen. Stöbern Sie gerne in unseren News und abonnieren Sie unseren Newsletter. Oder rufen Sie einfach an unter Telefon +49 9461 9559020.  

This post is also available in: Englisch