Additive Manufacturing im Maschinenbau auf dem Vormarsch

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Dr. Oliver Kessling, Abteilungsleiter Kunststoff-Freiformen bei Arburg, beschreibt die Herangehensweise bei der Entwicklung der Anlage. „Das Prinzip der beweglichen und starren Komponenten der Maschine wurde neu gedacht. Beim Freeformer bleibt die Austragseinheit mit Düse in ihrer Position. Stattdessen bewegt sich der Bauteilträger. Neben einem über drei Achsen beweglichen Bauteilträger ermöglicht eine Variante mit fünf Achsen auch die Umsetzung von Hinterschnitten.“ Entsprechend können mit dem Freeformer auch zwei Materialien oder Farben kombiniert verarbeitet werden. Damit, so Kessling, seien additiv auch bewegliche Hart-Weich-Kombinationen oder Teile mit spezieller Optik und Haptik herstellbar.

Additive Fertigung aus Sicht eines Maschinenbauers entwickelt

Anlass für die Entwicklung des Freeformers waren die sich ändernden Kundenwünsche. „Der Markt der Kunststoffverarbeitung verändert sich und damit auch die Marktanforderungen. Rasante technische Entwicklungen, kurze Produktlebenszyklen, zunehmende Variantenvielfalt und der Wunsch nach individuellen Produkten sind einige Gründe, weshalb wir bereits vor Jahren neben dem Spritzgiessen die industrielle additive Fertigung aus Sicht eines Maschinenbauers entwickelt und aufgebaut haben“, erläuterte Heinz Gaub, Geschäftsführer Technik bei Arburg am 22. Mai in Lossburg. Im Rahmen des 9. Infotages Werkzeugbau, zu dem der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau eingeladen hatte, standen an diesem Tag Entwicklungen und Trends in der additiven Fertigung im Fokus. Die etwa 25 Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft konnten sich vor Ort über die Möglichkeiten des Kunststoff-Freiformens von Arburg überzeugen, mit dem sich neben Anschauungsmustern und Prototypen vor allem voll funktionsfähige Einzelteile oder Kleinserien auf Basis von 3D-Daten aus kostengünstigen Standardgranulaten ohne Werkzeug produzieren lassen.

Software berechnet komplexe Strukturen nach dem Vorbild der Natur

Die nahezu unbegrenzte gestalterische und konstruktive Freiheit zählt zu den grössten Vorteilen des Additive Manufacturing und zwar über die Materialgrenzen hinaus. Gleichzeitig stellt diese Freiheit aber auch eine der grössten Herausforderungen für Konstrukteure dar. Der Konstrukteurstag, der am 15. Mai parallel zur Rapid-Tech stattfand, widmete sich diesem Blickwinkel. Themen waren hier beispielsweise die Erweiterung des Gültigkeitsbereiches zuvor erarbeiteter Konstruktionsregeln für verschiedene Randbedingungen beim Lasersintern sowie die Entwicklung und Konstruktion eines metallischen Rennfahrzeug-Strukturbauteils mit FE-gestützter Optimierung der Topologie für das Additive Manufacturing. Alexander N. Steiner von der Netfabb GmbH präsentierte eine innovative Softwarelösung, mit der sich beliebig komplexe, an die Muster aus der Natur angelehnte Strukturen rechnerbasiert entwickeln lassen. Bei der anschliessenden additiven Fertigung entstehen alleine durch die Änderung der Struktur aus bekannten Materialien Bauteile mit neuen Eigenschaften.

Einen neuen Konstruktionsansatz für die belastungsgerechte Auslegung von Sandwichbauteilen stellte Fabian Riss vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU vor. Die Methode ermöglicht es, Wabenstrukturen belastungsgerecht an eine Freiformfläche anzupassen und geometrisch zu adaptieren. In Verbindung mit der additiven Fertigung könne das Leichtbaupotential im Vergleich zur konventionellen Fertigung besser ausgeschöpft werden, so der Wissenschaftler.

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