Trumpf: Additive Fertigung Wachsendes Potenzial für Zulieferer

Redakteur: Konrad Mücke

Auch kleine und mittlere Unternehmen können von der additiven Fertigung profitieren. Welche Systeme, Maschinen, Strukturen und Arbeitsweisen besonders vorteilhaft sind, erläutert Erik Schröder, Consultant Additive Manufacturing bei Trumpf, im Gespräch mit SMM.

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Aus vier mach eins: Die additive Fertigung ermöglicht, in die Linsenhalter unterschiedliche Funktionen, unter anderem eine Clipverbindung, ein Gelenk und eine Blende, zu integrieren.
Aus vier mach eins: Die additive Fertigung ermöglicht, in die Linsenhalter unterschiedliche Funktionen, unter anderem eine Clipverbindung, ein Gelenk und eine Blende, zu integrieren.
(Bild: Trumpf)

SMM: Trumpf hat im Jahr 2020 sein Programm um vier Maschinen zum 3D-Druck und zwei Systeme zum Pulvermanagement erweitert. Haben sich die additiven Verfahren in der MEM-Branche bereits etabliert und treffen Sie mit diesem erweiterten Programm an Maschinen den Nerv der Zeit sprich die entsprechende Nachfrage?

Erik Schröder: Das Verfahren Laser Metal Fusion hat sich in den letzten Jahren deutlich weiterentwickelt. Inzwischen wird es im Prototypenbau oft eingesetzt. In der Serienfertigung variiert die Verbreitung je nach Applikation und Industriezweig – einige Industrien sind etwas schneller als andere. Fest steht, dass die erweiterten Gestaltungsmöglichkeiten und die kontinuierliche Optimierung der Verfahrensproduktivität laufend neue Anwendungen generieren.

Eignet sich das Verfahren Laser Metal Fusion (LMF) auch für Maschinenbau-Zulieferer?

E. Schröder: In den Entwicklungsabteilungen entstehen immer mehr Produktdesigns, die spezifisch auf das Verfahren LMF abgestimmt sind. Daraus resultieren zunehmende Anfragen bei Zulieferern. Um darauf reagieren zu können, empfiehlt sich ein frühzeitiger Einstieg in die Technologie. Gemäss Swissmem werden Konstrukteure und Polymechaniker jetzt auch in der Konstruktion von LMF-Bauteilen ausgebildet.

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Für welche Komponenten wird das Verfahren LMF eingesetzt?

E. Schröder: In der Luft- und Raumfahrt sind es Bauteile, die statischer oder dynamischer Belastung ausgesetzt sind und leicht sein müssen. Im Werkzeug- und Formenbau betrifft es Bauteile, die über eingebrachte Kühlstrukturen oder integrierte Funktionen verfügen. In der Medizin- und Dentaltechnik geht es oft um patientenindividuelle Implantate mit Besonderheiten wie Gitterstrukturen.

Kann auch der Maschinen- und Anlagenbau von additiven Verfahren profitieren?

E. Schröder: In diesem Industriesegment können oft kleinere, filigrane oder komplexe Baugruppen optimiert werden. Über ein Re-Design werden sie zu einem Bauteil zusammengefasst, das dann mit additiven Verfahren wie der Laser Metal Fusion hergestellt wird. Als Beispiel kann ich einen Linsenhalter nennen. Bei Trumpf wird er in Serien produziert. Wir fertigen ihn auf einer Maschine TruPrint 1000 Multilaser. Er wird in den Schneideinheiten unserer 2D-Laserschneidmaschinen eingebaut.

Wie lange dauerte es beim Linsenhalter vom Prototyp bis zum zuverlässigen Fertigen in Serien?

E. Schröder: Ende des Jahres 2017 identifizierten wir den Linsenhalter in einer internen Schulung als geeignet für den 3D-Druck. Nach tiefgründiger Analyse der bestehenden Baugruppe entschieden wir uns, diese in einem additiv gefertigten Bauteil zu vereinen. Unsere Experten für additive Fertigung begleiteten die Entwicklung von der ersten Skizze über die CAD-​Konstruktion bis hin zu den Praxistests. Daraus gewonnene Erkenntnisse resultierten in kleinen Änderungen der Geometrie. Ein Jahr später begann bereits die Serienfertigung.

War der Aufwand lohnend?

E. Schröder: Mit dem Re-Design ist es uns gelungen, die Anzahl der Komponenten von vier auf nur eine und das Volumen um über 60 Prozent zu reduzieren. Die Integration mehrerer Funktionen erübrigt diverse Montageschritte – so wird die Linse heute einfach via Clipverbindung angebracht. Ausserdem gleicht ein integriertes Festkörpergelenk mögliche Toleranzen zwischen Führung und Antriebsspindel aus und vermeidet ein Verklemmen bei der Bewegung. Alle generierten Mehrwerte verwirklichten wir bei gleichbleibenden Produktionskosten.

Was war ausschlaggebend für den Erfolg?

E. Schröder: Solche Anwendungen erfordern ein Umdenken in der Konstruktion. Sich mit dem Verfahren, dessen Vorteilen und Restriktionen vertraut zu machen, ist unbedingt notwendig. Die von unseren Spezialisten intern vermittelten Grundlagen und die enge Projektbegleitung unserer Berater waren entscheidend.

Ist der Linsenhalter ein Einzelstück und somit etwas Aussergewöhnliches?

E. Schröder: Nein. Bei Trumpf fertigen wir bereits sechs Bauteile im Verfahren Laser Metal Fusion in Serie. Diese zeichnen sich durch strömungsoptimierte Kühlstrukturen oder integrierte Funktionen aus.

Wie schaffen es kleinere Fertigungsunternehmen, geeignete Applikationen zu erkennen und erfolgreich industriell additiv zu fertigen?

E. Schröder: Wir bieten Consulting und Schulungen vom Einstieg in die Additive Fertigung über die Identifikation und Gestaltung geeigneter Bauteile bis hin zur Konzeption und Verwirklichung der seriellen Produktion. Mit diesem Service unterstützen wir Einsteiger, die Wissen aufbauen oder das Potenzial des 3D-Drucks in ihrem Unternehmen analysieren möchten. Dabei zeigen wir auf, inwiefern Laser Metal Fusion neue Möglichkeiten in der Entwicklung schafft und was es bei der Konstruktion zu berücksichtigen gilt. Im Fokus können eine einzelne Komponente, eine Abteilung oder ein komplettes Unternehmen stehen.

Offenbar scheint es besonders wichtig, das nötige Know-how zu erarbeiten. Wie schätzen Sie diesen Aspekt ein?

E. Schröder: Nur wenn Entwickler, Fertiger, Einkäufer und weitere Beteiligte in der Prozesskette vom Produktdesign bis zur Serienfertigung sich mit den additiven Verfahren intensiv befassen und die Potenziale erkennen, entstehen wirtschaftlich herstellbare Bauteile oder neue Geschäftsmodelle in Verbindung mit der additiven Fertigung.

Zur digitalen Messe Innoteq.Digital stellen Sie unter anderem das additive Verfahren Laser Metal Fusion vor. Darüber hinaus lautet Ihr Motto Power of Choice. Was beabsichtigen Sie damit?

E. Schröder: Wir betonen speziell die Vielfalt und die Flexibilität des Lasers. Damit lässt sich fast jedes Fertigungsverfahren hochwertig, verschleissfrei und schonend für Ressourcen realisieren. Dies gilt für additive Verfahren wie Laser Metal Fusion und Laser Metal Deposition, aber ebenso für bewährte Verfahren wie Laserschweis­sen und -schneiden sowie Lasermarkieren. Viele Fertiger erachten es als Vorteil, mehrere Bearbeitungsverfahren durch einen Maschinenhersteller abzudecken. Nicht zuletzt auch wegen der digitalen Vernetzung, zu der wir auch Lösungen, unter anderem mit Werkzeugmaschinen, präsentieren.

Auf www.trumpf.com/s/innoteq-digital erhalten Sie kostenlose Besuchertickets zur Messe Innoteq.Digital

Eric Schröder

Sie sprechen jetzt die – digitale – verfahrensübergreifende Organisation einer Fertigung an. Welche lohnenden Verbindungen zwischen den unterschiedlichen Verfahren und Technologien aus Ihrem Haus können Sie anführen?

E. Schröder: Unsere Technologien lassen sich an unterschiedlichen Stellen kombinieren. Im Vorrichtungsbau können zum Beispiel dank LMF bessere Ergebnisse beim Laserschweissen verwirklicht werden. So ermöglicht ein additiv gefertigter Halter beispielsweise nicht nur die Positionierung der anzuschweissenden Blechteile, sondern – durch die innenliegenden Kanäle – auch die Führung des Schutzgases bis zur Nahtwurzel und die Kühlung der Fügeteile während des Schweissprozesses. Weitere Anwendungsbeispiele, auch zum Lasermarkieren, können Interessenten in unserem virtuellen Showroom zur Messe Innoteq.Digital sehen. Auf
www.trumpf.com/s/innoteq-digital erhalten Sie kostenlose Besuchertickets zur digitalen Messe Innoteq. SMM

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