Vier vollständige Prozessketten für Pulverbett und Pulverdüse Additive Fertigung und CNC-Bearbeitung integriert

Vier vollständige Prozessketten für Pulverbett und Pulverdüse

Additive Fertigung und CNC-Bearbeitung integriert

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Neben einem umfassenden Portfolio an CNC-Bearbeitungsmaschinen deckt DMG Mori mit den Baureihen Lasertec 3D und Lasertec SLM auch die beiden gängigsten Technologien für die additive Fertigung metallischer Werkstücke ab. Auf dieser Basis bietet der Hersteller vier vollständige Prozessketten für additive Verfahren mit der Pulverdüse und im Pulverbett an.

Mit zunehmender Verbreitung additiver Fertigungstechnologien entdecken Konstrukteure deren Potenzial in der Gestaltung von Bauteilen und Werkzeugen. Gleichzeitig steigen die Qualität der additiv gefertigten Werkstücke und die Bearbeitungsgeschwindigkeit. Das Resultat sind durchweg positive Prognosen: Bis 2020 wird laut DMG Mori das Additive Manufacturing (AM) um 20 bis 30 Prozent zulegen. „Insbesondere als Ergänzung zu den konventionellen Herstellungsmethoden bieten die Verfahren mit Pulverdüse oder im Pulverbett sinnvolle und zukunftsträchtige Möglichkeiten“, erklärt Patrick Diederich, bei DMG Mori verantwortlich für Additive Manufacturing.

Mit seinem breit gefächerten Maschinenportfolio sowohl in der Zerspanung als auch im Additive Manufacturing denkt DMG Mori bei diesem Thema ganzheitlich. Diederich: „Um die additive Fertigung fest in der Produktion zu etablieren, ist die Integration in bestehende Produktionssysteme und Prozessketten essenziell – besonders, wenn der Schritt von der Prototypen- und Kleinserienfertigung zur Serienfertigung gelingen soll.“ Die Wirtschaftlichkeit spiele dabei eine wichtige Rolle. „Ganz entscheidend ist es, das Bewusstsein für die Möglichkeiten der additiven Fertigung zu schärfen. Das fängt bei der Konstruktion von Bauteilen an und zieht sich durch den gesamten Produktlebenszyklus.“ Nur so könne man das riesige Potenzial ausschöpfen.

Mit der Kombination aus Laserauftragschweißen und spanender Bearbeitung auf den Maschinen der Baureihe Lasertec 3D hybrid ist DMG Mori seit über fünf Jahren erfolgreich am Markt. Neben dem Auf- und Ausbau der digitalen Prozesskette hat sich das Unternehemen in der Folgezeit zum Full-Liner in der additiven Fertigung entwickelt. Während die Lasertec 65 3D für das reine Laserauftragschweißen als Ergänzung zu einem bestehenden Maschinenpark von Bearbeitungszentren fungiert, erweitert die Lasertec-SLM-Baureihe das Portfolio um das Pulverbettverfahren mittels Selective
Laser Melting. Durch die Kombination der additiven Fertigungstechnologien mit konventionellen CNC-Maschinen realisiert DMG Mori vier individuelle und bedarfsgerechte Prozessketten.

AM und Zerspanung in einer Aufspannung

Im Bereich des Laserauftragsschweißens (Laser Deposition Welding) mit Pulverdüse stehen Anwendern die Lasertec-3D-hybrid und Lasertec3D-Maschinen zur Verfügung. Erstere vereinen die additive Fertigung und konventionelle Zerspanung in einer Aufspannung. Die Lasertec 65 3D hybrid ist konzipiert für die 5-Achs-Simultanbearbeitung von Bauteilen bis ø 500 × 400 mm. Die Lasertec 4300 3D hybrid erlaubt eine sechsseitige Dreh-Fräsbearbeitung bis zu einer Werkstückgröße von ø  660 × 1500 mm. Ausgelegt auf die Komplettbearbeitung von anspruchsvollen Geometrien erlauben die Hybridmaschinen einen flexiblen Wechsel zwischen Laserauftragsschweißen mittels Pulverdüse und Fräs- bzw. Drehoperationen.

Eine zweite Prozesskette auf Basis der Pulverdüse kombiniert die kompakte Lasertec 65 3D für das 5-achsige Laserauftragschweißen und ein Bearbeitungszentrum für die finale Nachbearbeitung der additiv gefertigten Bauteile. Die Lasertec 65 3D fungiert somit als Ergänzung zu einem bestehenden Maschinenpark. Produktionskapazitäten werden optimal ausgelastet. Mit Verfahrwegen von 735 × 650 × 560 mm hat die Anlage einen etwa 40 % größeren Arbeitsraum als die hybride Version und eine rund 45 % reduzierte Aufstellfläche.

Die Prozessketten im Laser Deposition Welding komplettiert DMG Mori durch die NC-Programmierung im hybriden CAD/CAM mit SIEMENS NX, Technologieparametern aus einer Materialdatenbank sowie die Prozessüberwachung und -dokumentation. „Außerdem lassen sich in beiden Prozessketten mit der Pulverdüse unterschiedliche Materialien in einem Aufbauprozess kombinieren, was Bauteilen ganz spezielle Eigenschaften verleihen kann“, ergänzt
Diederich.

Additive Fertigung im Pulverbett

Für die additive Fertigung im Pulverbett (Selective Laser Melting) bietet DMG Mori die Baureihe Lasertec SLM an. Die Lasertec 30 SLM 2nd Generation weist einen Bauraum von 300 × 300 × 300 mm auf und bietet im neuen Stealth Design ein hohes Maß an Bedienkomfort. Die neue Lasertec 12 SLM ist für den hochgenauen Aufbau dünnwandiger Bauteile konzipiert ist. Sie bietet ein Bauvolumen von 125 x 125 x 200 mm und einen Fokusdurchmesser von 35 µm.

Zwei Prozessketten lassen sich mit der Pulverbetttechnologie realisieren: Zum einen können Anwender additiv gefertigte Werkstücke auf einer Fräsmaschine wie der 5-achsigen DMU 50 3rd Generation mit der erforderlichen Oberflächenqualität nachbearbeiten. Zum anderen können die Modelle der Lasertec-SLM-Baureihe im Pulverbett zuvor gefräste Grundplatten oder -körper ganz ohne Stützstrukturen fertigstellen.

Durchgängige Softwarelösung

Als durchgängige Softwarelösung für die CAM-Programmierung und Maschinensteuerung rundet Celos die Prozessketten mit der Lasertec-SLM-Baureihe ab. Durch die abgestimmte und einheitliche Bedienoberfläche lassen sich Bauteile – ohne Rücksichtnahme auf deren Komplexität – mit
einem minimalen Zeitaufwand extern programmieren und an der Maschine übernehmen. Dank des effizienten Informationsflusses und der intuitiven Bedienung sorgt Celos für optimale Abläufe in der Vor- und Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile. Das offene System der Lasertec-SLM-Baureihe ermöglicht zudem eine individuelle Anpassung aller Maschineneinstellungen und Prozessparameter, bis hin zu einer uneingeschränkten Wahl des Materialherstellers.

Für die Steuerung der Prozessparameter im Pulverbettverfahren hat DMG Mori in Kooperation mit Intech die Software Optomet entwickelt. Sie verfügt über sich selbst anpassende und lernende Algorithmen, die alle erforderlichen Parameter für den SLM-Prozess vorab innerhalb von Minuten kalkuliert. Dadurch lassen sich Schichtstärken frei berechnen, was einen schnelleren und produktiveren Aufbau ermöglicht. Optomet verfügt über eine Materialdatenbank, die es Anwendern erlaubt, Material von allen Herstellern zu nutzen, ohne dieses vorher zu testen. Das offene System lässt eine selbstständige Erweiterung dieser Datenbank durch eigene Experimente zu. Die Software ist auch in der Lage, Parameter so anzupassen, dass Materialeigenschaften wie Härte, Porosität und Elastizität verändert oder optimiert werden können.

Schnelle Materialwechsel mit Pulvermodul

Ein Highlight der Lasertec-SLM-Baureihe ist das flexible Pulvermodul Replug. „Es ermöglicht einen Materialwechsel in weniger als zwei Stunden“, erklärt Mathias Wolpiansky, Geschäftsführer Realizer GmbH, die die Maschinen entwickelt. „Der geschlossene Pulverkreislauf gewährleistet
zudem ein hohes Maß an Arbeitssicherheit und Prozessautonomie.“ Die ergonomische Gestaltung der Maschine im neuen Stealth Design spiegelt zudem das wider, was DMG Mori bereits seit vielen Jahren kontinuierlich verfolgt und optimiert: Die Arbeit soll für den Anwender durch eine noch bessere Zugänglichkeit wichtiger Elemente erleichtert werden. „Dadurch ist die Arbeit an den Maschinen langfristig effizienter.”

DMG Mori AG
www.dmgmori.com

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