Mit Laserschmelzverfahren zu produktiveren Fräsern 3D-Metalldruck als Service

Mit Laserschmelzverfahren zu produktiveren Fräsern

3D-Metalldruck als Service

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Zu den Unternehmen, die früh das Potenzial des 3D-Metalldrucks entdeckt haben, zählt Renishaw. Neben eigenen Anlagen und Programmiertools bieten die Briten auch Fertigungskapazität und Lösungskompetenz als Dienstleistung an. Ein Anwender ist der Werkzeughersteller Komet: Mit Hilfe von Renishaws Knowhow haben die Besigheimer additiv gefertigte Werkzeugkörper entwickelt, auf denen sich deutlich mehr PKD-Schneiden unterbringen lassen – was sich in bis zu 50 Prozent mehr Vorschub niederschlägt.

Das britische Unternehmen Renishaw mit deutscher Niederlassung in Pliezhausen bei Stuttgart, ist breit aufgestellt und traditionell in den Bereichen Messtechnik, Motion Control, Spektroskopie und Präzisionsbearbeitung tätig. Im Rahmen der eigenen Produktion kam das Additive Manufacturing (AM) in Kunststoff und Metall schon länger zum Einsatz. Die Übernahme von MTT Technologies Ltd., einem britischen Spezialisten für generative Fertigung, im Jahr 2011, sollte zunächst diese Fähigkeiten ausbauen und wurde dann zur Keimzelle für die neue Produktlinie der 3D-Metalldrucker. Ausgebaut hat Renishaw Deutschland dieses Feld unter anderem mit der 2013 erfolgten Übernahme der LBC Laser Bearbeitungs Center GmbH, die nun als Geschäftsfeld LBC Engineering unter dem Renishaw-Dach arbeitet. Die neuesten Produkte zur additiven Fertigung von Metallteilen sind die Laserschmelzanlagen Ren AM 500M und AM 400 sowie die Programmiersoftware Quant AM.

Jedoch bedarf es mehr als einer leistungsfähigen Maschine, um mit additiver Fertigung erfolgreich zu sein. „Für jedes Bauteil muss die richtige Strategie gewählt werden“, erläutert Ralph Mayer, der bei Renishaw für Dienstleistungen rund um die additive Fertigung zuständig ist. „Unsere Stärke liegt in der Kompetenz, die technischen Herausforderungen der Kundenbauteile zu analysieren und gemeinsam mit dem Kunden Lösungsweg zu erarbeiten.“
Deshalb bietet Renishaw potenziellen Kunden an, sich zunächst mit der generativen Fertigung im Rahmen ihrer konkreten Anforderungen vertraut machen zu lassen – inklusive Tests und Produktion auf Maschinen bei Renishaw. „Erst wenn der Kunde klar sieht, ob sich dadurch für ihn eine interessante Wertschöpfung ergibt, steht die Frage des Kaufs einer Anlage im Raum“, betont Mayer.
Doch der Hersteller geht noch einen Schritt weiter. In eigenen Solution Centres bietet Renishaw auch die Fertigungskapazität als Dienstleister an. Außer in Deutschland gibt es entsprechende Zentren auch in Asien, Nordamerika und Großbritannien. Dort können Kunden AM-Maschinen mieten und damit eigenständig arbeiten. Sie haben dabei stets Renishaw-Mitarbeiter in der Nähe, die sie um Rat fragen können. „Wir streben ein Win-Win-Verhältnis an“, erläutert Mayer. „Der Kunde verkürzt seine Lernkurve und reduziert die Zahl möglicher Fehler auf ein Minimum, und wir bekommen wertvolle Informationen über die Anforderungen der Industrie, auf deren Basis wir Maschinen und Technologie weiterentwickeln können.“
Einer der Anwender ist der Präzisionswerkzeughersteller Komet. Die Besigheimer beschäftigen sich schon seit Längerem mit dem 3D-Druck und loten aus, welche konkreten Potenziale die Technologie bietet und welche Maschinen auf dem Markt verfügbar sind. „Allein schon die Möglichkeit, die Werkzeuggeometrie innen und außen frei zu gestalten, macht die generativen Verfahren für uns zu einem Zukunftsthema“, erklärt Dr. Reinhard Durst, Leiter Forschung und Entwicklung Hartmetallwerkzeuge bei der Komet Group. „Damit lässt sich die Leistungsfähigkeit und Produktivität der Werkzeuge enorm steigen.“
Entwicklungspartner beim 3D-Druck
Vor einem Jahr ging Komet eine Partnerschaft mit Renishaw ein, im Rahmen derer die Pliezhausener konstruktive Unterstützung bei der Werkzeugentwicklung leisten und die Werkzeuge auf eigenen Maschinen herstellen. „Für uns ist das ein ganz wesentlicher Punkt“, betont Durst. „Denn wir erschließen hier eine ganz neue Technologie – und wir wollten durch diese Partnerschaft unsere Entwicklungsziele deutlich schneller erreichen.“
Das erste gemeinsam mit Renishaw bearbeitete Projekt war die Entwicklung neuer JEL PKD-Einschraubfräser, deren additiv generierter Grundkörper mit PKD-Schneiden bestückt und auf einen Werkzeughalter aufgeschraubt wird. Diese Werkzeuge sind in mehreren Durchmessern bereits marktreif. „Durch das additive Verfahren ist es uns gelungen, wesentlich mehr PKD-Schneiden auf einem Werkzeug unterzubringen“, ist Durst begeistert. „Wir haben die Anordnung der Schneiden geändert und wesentlich größere Achswinkel realisiert. Wir konnten die Nuten im Vergleich zu konventionell gefrästen Werkzeugen deutlich verkürzen. So wird das Werkzeug für den Anwender wesentlich produktiver.“ Bei einem 32 mm-Einschraubkopf beispielsweise wurde die Zahl der Nuten und Schneiden von sechs auf zehn gesteigert. Entsprechend ermöglicht das Werkzeug einen in diesem Verhältnis erhöhten Vorschub.
Bei diesen Fräsern nutzt Komet die additive Fertigung zudem, um den Verlauf der Kühlkanäle im Inneren des Werkzeugs zu optimieren. Während sich zerspanend nur gerade Kanäle einbringen lassen, kann der Verlauf bei generativen Verfahren weitgehend frei gewählt werden. Geschwungene Kanalführungen reduzieren nun beispielsweise den Druckverlust des Kühlmittels, und sind exakt so platziert, dass jede Schneide optimal von einem separaten Kühlkanal versorgt wird.
Voschub um 50 Prozent erhöht
Solche PKD-Einschraubfräser und weitere additiv gefertigte Werkzeuge von Komet werden seit dem Frühjahr von einigen Automobilzulieferern getestet, die vorwiegend Teile aus Aluminiumguss in großen Serien bearbeiten. Dabei ließen sich Vorschuberhöhungen um bis zu 50 Prozent realisieren.
Nach einem Jahr der Zusammenarbeit sieht Entwicklungsleiter Durst seine Entscheidung für die Partnerschaft mit Renishaw vollauf bestätigt: „Die Strategie für das Laserschmelzen kann man sich nicht einfach selbst erarbeiten. Wer eine Maschine kauft und sagt, ich probiere das selber aus, wird scheitern. Um ein gutes Werkzeug zu erzeugen, kommt es entscheidend darauf an, welche Laserprozessstrategie man wählt und wie man vorgeht. Da ist viel Knowhow von Renishaw eingeflossen.“
Für die Briten bietet gerade die Einbettung der additiven Fertigung ins Gesamtportfolio Vorteile. „Renishaw ist das einzige Unternehmen, das die komplette Prozesskette vom CAD/CAM über die Produktion bis zur Qualitätssicherung durch Messtechnik aus einer Hand abbilden kann“, so Mayer. Aktuell arbeitet man an neuen Werkstoffen sowie an Regel- und Qualitätsüberwachungssystemen für die Ren AM-Maschinen. Zum einen soll so der Produktionsablauf automatisiert werden, zum anderen ließen sich dadurch die derzeit noch spürbaren Abhängigkeiten zwischen dem Knowhow des Bedieners und der Qualität des hergestellten Produkts reduzieren. ■
Renishaw GmbHwww.renishaw.deAMB Halle 1 Stand H72
Komet Group GmbHwwww.kometgroup.comMB Halle 1 Stand B12

Die Strategie
für das Laserschmelzen kann man sich nicht einfach selbst erarbeiten. Um ein gutes Werkzeug zu erzeugen, kommt es entscheidend darauf an, welche Laserprozessstrategie man wählt und wie man vorgeht. Da ist viel Knowhow von Renishaw eingeflossen.“
Dr. Reinhard Durst, Leiter Forschung und Entwicklung Hartmetallwerkzeuge, Komet Group
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