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Welche Anlagen setzten Sie bei Poly-Shape für den 3D-Metalldruck ein?

Stéphane Abed: Poly-Shape verfügt über 28 3D-Metalldruckanlagen, die verschiedene Bauraumgrössen aufweisen. So können wir bei den Dimensionen auf die meisten Kundenwünsche eingehen. Prinzipiell sind wir auf Rapid Prototyping und Kleinserien ausgerichtet. Die grösste Bauraumdimension für das 3D-Drucken mit Aluminium ist bei Poly-Shape derzeit eine X Line 1000R von Concept Laser mit Lasercusing-Technologie. Die Verfahrenstechnik des Lasercusing war von hoher Bedeutung: Die Besonderheit der Anlagen von Concept Laser ist eine stochastische Ansteuerung der Slice-Segmente (auch «Islands» genannt), die sukzessive abgearbeitet werden. Das Verfahren sorgt für eine signifikante Reduzierung von Spannungen bei der Herstellung von sehr grossen Bauteilen – wie in diesem Fall. Die X Line 1000R bietet eine ausbalancierte Temperierung des Bauraumes, um einen Verzug in den «übergrossen» Bauteilen zu vermeiden. Zudem können wir auf dieser Anlage nicht nur Aluminiumteile, wie bei Satelliten üblich, aufbauen, sondern auch reaktive Materialien verarbeiten wie Titan oder Titanlegierungen oder auch Legierungen auf Nickelbasis. Diese Werkstoffgruppen sind im Flugzeugbau wichtig. Inzwischen bietet Concept Laser auch eine X Line 2000R mit Multilasertechnik an. Dies könnte hinsichtlich der gesteigerten Aufbaurate sowie eines nochmals grösseren Bauraums (800 x 400 x 500 mm³) eine interessante Option für uns sein. Die neueste Technik hat für uns enorme Bedeutung: Wir investierten allein 2015 rund 2,5 Mio. Euro in Anlagentechnik und Werkzeuge, zudem rund 1 Mio. Euro in Forschung und Entwicklung.

Welche neuen Erfahrungen konnten Sie im Projekt sammeln?

Stéphane Abed: Der 3D-Metalldruck erfordert zwingend ein verfahrensgerechtes Konstruieren, um die Vorteile eines digitalen Ansatzes voll auszuschöpfen. In Bezug auf die Geometriefreiheit sind die Vorteile gewaltig und mit nichts zu vergleichen, was es in konventionellen Fertigungstechnologien gibt. Digitale Teile sehen anders aus, leisten mehr, sind tendenziell leichter. In bestimmten Losgrössenbereichen, ich meine damit bei kleinen und mittleren Serien, sind sie wirtschaftlich oft die bessere Alternative. Aber die Grenzen verschieben sich von Jahr zu Jahr nach oben, und das eröffnet AM immer neue Horizonte. Natürlich sind Aufgaben für Thales Alenia Space besondere Herausforderungen an das ganze Team. Aber dies bietet auch den Vorzug, sehr viel Know-how in Konstruktion, Entwicklung und Prozessgestaltung aufzubauen. Das gilt natürlich auch für unsere anderen Kunden aus der Luft- und Raumfahrt. Ich sage immer: Die Luft- und Raumfahrt ist eine gute Schulung und Übung, um ganz vorne bei additiven Strategien mitzumischen.

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Florence Montredon: Um eine solche Qualität für die anspruchsvollen Anwendungen in der Raumfahrt zu erzielen, braucht es natürlich auch eine starke Partnerschaft zwischen Endnutzer und Hersteller. Da muss man sich auf den Partner verlassen können. Voraussetzung war eine enge Zusammenarbeit und wechselseitige Interaktion von Thales Alenia Space und Poly-Shape auch, um die ambitionierten Zeitpläne einzuhalten. Teamwork und Kommunikation sind sehr wichtig.

Messe K-016

Dank 3D-Druck schneller zum Spritzgusswerkzeug

3D-Druck

Additive Manufacturing im Maschinenbau auf dem Vormarsch

Kommen wir zu den Perspektiven des pulverbettbasierten Laserschmelzens von Metallen. Welche Trends sehen Sie mittel- und langfristig durch AM-Technologie auf die Luft- und Raumfahrt zukommen?

Florence Montredon: Ich glaube, dass der 3D-Metalldruck neue Produkte ermöglicht, auf Basis eines sehr integrierten Ansatzes von Funktionen. Die Grösse der Teile und die Aufbaugeschwindigkeiten werden sich wohl auch erhöhen. Das ist natürlich eine echte Herausforderung für die Maschinen- und Anlagenbauer. Ich glaube auch, dass zukünftig Technologien stärker kombiniert werden müssen, um den maximalen Nutzen für das Endprodukt auszunutzen. Das ist ein Gedanke für hybride Teile oder das hybride Bearbeiten, also AM und Fräsen, AM und Fügetechnik oder die Montage von AM-Teilen und laserbearbeiteten Profilen. In allen denkbaren Fällen spielt Lasertechnologie eine wichtige Rolle. Die neuen Möglichkeiten werden die Fertigung der Zukunft prägen. Konventionelle Technologien werden durch neue Technologien ergänzt werden. Sie wachsen zusammen, werden teilweise, wie in unserem Fall, substituiert. Die Zukunft ist bunt und bietet vielfältige Antworten. Die digitale Prozesskette des 3D-Druckens wird dabei Impulse setzen. Für neue Produkte mit Eigenschaften, die die heutigen Lösungen übertreffen und für neue Fertigungskonzepte, die Gewicht, Zeit und Kosten sparen.

Was erwarten Sie aus Sicht von den Maschinen- und Anlagenbauern?

Stéphane Abed: Eine junge Technologie wie das Laserschmelzen bietet hohe Chancen, aber auch Risiken. Das gilt für die Anlagenbauer und uns Anwender genauso. Technischer Fortschritt im rasanten Tempo erzwingt ständiges Investieren in die neueste Technik, um die Wertschöpfung zu verbessern. Beim 3D-Drucken liegen die Innovationsschübe auf einem Niveau vergleichbar der Computerindustrie. Als täglicher und inzwischen langjähriger Anwender der Technologie wird Poly-Shape zukünftig mehr Qualitätsmanagement und eine höhere Produktivität im Fertigungsprozess benötigen. Die Teile, die wir produzieren, sind funktionell höchst anspruchsvoll und hohen Belastungen ausgesetzt. Dies erfordert ein extrem hohes Qualitätsniveau, um die ambitionierten Anforderungen zu erfüllen. Das Qualitätsmanagement kann mit den neuesten Anlagen am Markt direkt im Herstellungsprozess durchgeführt werden. Concept Laser bietet dazu zum Beispiel «QM Meltpool 3D» als Tool. Bislang übliche, zerstörende und teure Prüfungen entfallen dadurch. Der zweite Punkt betrifft die Aufbaugeschwindigkeit unter wirtschaftlichen Aspekten. Antworten dazu sind die Multilasertechnik und weitere Anstrengungen der Maschinen- und Anlagenbauer. -mei- SMM

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