Automatisierte Anlagen zur Pulveraufbereitung und zum Auspacken Nacharbeit beim 3D-Druck automatisieren

Die gemeinsam von Rösler und EOS entwickelten Anlagen zum automatisierten Aufbereiten von Pulver und zum Auspacken generativ hergestellter Bauteile haben sich in der Produktion bewährt. Sie ermöglichen es Unternehmen, komfortabler, wirtschaftlicher und bei hoher Prozesssicherheit additiv zu fertigen.

Die Formrise GmbH mit Sitz im bayerischen Töging am Inn beabsichtigte, Pulver beim 3D-Druck effizienter und zuverlässiger aufzubereiten. Die Pulveraufbereitung ist beim additiven Fertigen entscheidend für die Qualität aller nachfolgenden Bearbeitungsschritte. Nach jedem Baujob muss das Altpulver – je nach Pulverart – mit rund 30 bis 50 Prozent Neupulver aufgefrischt werden. Wird dieser Vorgang nicht exakt ausgeführt, kann das zu Maschinenstillständen, Brüchen, ungleichmässigen Oberflächen oder Farbabweichungen führen. Fehler beim Aufbereiten des Pulvers wirken sich somit bis ans Ende der Prozesskette aus.

Automatisiert reproduzierbar

Ehemals musste Fachpersonal bei Formrise Pulver manuell über Siebwagen einbringen, dosieren und mischen. Das war zeitaufwendig und fehleranfällig. Die Zuordnung einer falschen Mischung in ein Silo konnte dazu führen, dass mehrere Hundert Kilogramm Pulver unbrauchbar wurden.

Deshalb entschieden sich die Experten bei Formrise, die Funktion einer Anlage «F1» von «AM Solutions – 3D post processing technology» als Prototyp unter Produktionsbedingungen zu prüfen. Diese Anlage vereint das Sieben und Mischen von Pulver und automatisiert diesen kritischen Schritt vollständig. Das Mischverhältnis zwischen Alt- und Neupulver lässt sich flexibel und exakt mit + /- 2 Prozent Dosiergenauigkeit einstellen. Das sorgt für eine gleichbleibend hohe Qualität. Stündlich lassen sich bis zu 45 kg Pulver automatisiert mischen. Das ist bis zu 30 Prozent mehr als bisher manuell möglich war. Gemischt wird in je 1,5 kg schweren Chargen. Das reduziert statische Aufladungen und die Mischzeit. Die Ruhezeit des Pulvers sinkt so von zwei bis drei Tagen auf maximal zwölf Stunden. Dank des integrierten Ultraschallsiebs konnte zudem der Anteil an Neupulver um bis zu fünf Prozent reduziert werden.

Effizient und sicher

Bei Formrise versorgt die automatisierte Mischanlage acht 3D-Drucker. Bei voller Auslastung werden derzeit etwa 380 kg Pulver pro Woche benötigt. Der Bedienaufwand ist minimal. Nach dem Befüllen von Alt- und Neupulversilos laufen alle weiteren Arbeitsschritte automatisch ab. Dadurch können Produktionsmengen steigen, ohne zusätzliches Personal zu erfordern.

Auch die Reduzierung des Neupulveranteils bei gleichbleibend hoher Qualität senkt die Stückkosten und trägt gleichzeitig zu einer nachhaltigeren Ressourcennutzung bei. Zudem sorgt das geschlossene System für einen hohen Sicherheitsstandard, da der direkte Kontakt des Personals mit Pulver vollständig entfällt.

Auspacken optimiert

Eine automatisierte Anlage zum Auspacken generativ gefertigter Bauteile hat ein Unternehmen für Medizintechnik als Prototyp geprüft. Sie entpackt Bauteile aus bis zu zehn Polymerdruckern.

Vor der Einführung der Anlage wurden alle Bauteile manuell ausgepackt. Das nunmehr vollständig automatisierte Verfahren halbiert die reine Auspackzeit bei vollem Baujob mit hoher Bauteildichte. Der Bediener muss nun lediglich die Anlage bestücken und entleeren. Das vermindert den Personalaufwand um bis zu 80 Prozent. Zudem steigt die Produktivität deutlich bei niedrigeren Stückkosten. Zusätzlich überzeugt die automatisierte Anlage durch ein besonders innovatives, schonendes Bauteilhandling. Somit sorgt sie für weniger Ausschuss bei einem deutlich effizienteren Prozess.

Sauber, sicher und flexibel

Die automatisiert ausgepackten Bauteile können direkt in nachfolgende Prozessschritte wie das Strahlen überführt werden. Manuelles Nachbearbeiten entfällt. Der geschlossene Prozess schützt Personal vor Pulverkontakt und reduziert erheblich die Staubbelastung. Zudem ermöglicht die automatisierte Anlage die individuelle Einstellung unterschiedlicher Pulverrückgewinnungsraten, angepasst an den jeweiligen Baujob. Dazu führt die Steuerung mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle intuitiv Bediener einfach und verständlich. Eine farbige Statusliste zeigt fortlaufend aktuelle Bearbeitungszustände.

Beim Testen zeigte sich, dass Bauteile nicht vollständig abkühlen müssen, bevor sie maschinell ausgepackt werden. Ohne Komponenten der Auspackanlage zu beeinträchtigen wird die Wärme aus den eingebrachten Bauteilen beim Auspacken zuverlässig abgeführt. Je nach Bauteilgeometrie und Auftragsdichte lässt sich somit die Wartezeit um acht bis zehn Stunden verkürzen.

In Produktion bewährt

Beim Prüfen der beiden Anlagen in der Produktion arbeiteten die Unternehmen eng zusammen mit dem Anlagenhersteller. Bei wöchentlichen Gesprächen vereinbarten sie Softwareanpassungen und technischen Support. Das trug wesentlich dazu bei, die Anlagen optimal in die bestehenden Produktionsumgebungen zu integrieren. Beide Anwender waren von den Ergebnissen so überzeugt, dass sie die Anlagen dauerhaft in ihre Produktionsprozesse übernehmen werden. Sie haben erkannt, dass die Anlagen mit ihren automatisierten Prozessen wesentlich dazu beitragen, in der Prozesskette 3D-Druck wirtschaftlicher und effizienter, sicherer und reproduzierbar zu arbeiten. Das ermöglicht auch, Bauteile prozesssicher in Serien additiv zu fertigen.

(kmu)

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