3D-Metalldrucker von Chiron im Praxistest

Das Motto der Stellba AG steht für das, was auch die Additive Fertigung der Chiron Group auszeichnet: Innovation, Kundennutzen, Partnerschaft. Es „matcht“ zwischen dem Schweizer Spezialisten für Beschichtungs- und Bearbeitungslösungen und dem Bereich Additive Manufacturing unter Leitung von Axel Boi. Wie gut, zeigt sich im Pilotprojekt AM Cube, im ersten industriellen Einsatz des 3D-Metalldruckers der Chiron Group.

Wer Fouad Cheaitani, Head of Sales, Customer Support and Business Development bei Stellba, und Axel Boi im digitalen Fachgespräch erlebt, fühlt sich wie der Zuschauer in einem hochklassigen Tischtennis-Match. Die Bälle fliegen blitzschnell, die gedanklichen Zuspiele sind präzise, die Rückgaben bringen einen neuen Twist. Beide sind in ihrem Element und sichtlich stolz auf das Ergebnis ihrer Entwicklungspartnerschaft: einen AM Cube, der seit Markteinführung 2020 weitere Optionen und damit Anwendungsvielfalt hinzugewonnen hat. Doch der Reihe nach …

Kompetenzen vertiefen und erweitern

Als Spezialist für kundenindividuelle Beschichtungs- und Bearbeitungslösungen verfügt Stellba über umfassende Kompetenz beim thermischen Spritzen, Schweißen und Plasma-Pulver-Auftragschweißen. Bereits 2014 begann man, Lasertechnologien anzuwenden und investierte in eine erste Laserschweißanlage. Mit dem Ziel, die Technologie für den Einsatz bei Stellba zu optimieren und, so Fouad Cheaitani, das Bearbeiten von XXL-Werkstücken und Komponenten auf die Anlage zu transferieren. Dabei hatte man vor allem die Prozesse im Blick, bei denen konventionelle Verfahren zwar gute Ergebnisse, aber nicht „Swiss Quality“ lieferten.

Know-how aufbauen, neue Partner suchen und finden

So baute man sukzessive Know-how auf, vernetzte sich mit Spezialisten und Forschungseinrichtungen und wurde auf die Aktivitäten des Bereichs Additive Fertigung der Chiron Group aufmerksam. Als Stellba im Herbst 2019 einen Partner suchte, um die Kompetenzen über das Beschichten hinaus auf den Aufbau von Werkstücken auszuweiten und Anfragen nach der Fertigung von Kleinserien beantworten zu können, nahm Fouad Cheaitani Kontakt zu Axel Boi auf. Man war direkt auf einer Wellenlänge, noch vor Weihnachten wurden die Verträge unterzeichnet. Wichtig für Fouad Cheaitani waren zwei Dinge: „Wir wollten kein fertiges System, das wir uns erst passend hätten umbauen müssen. Zudem sind wir ein kleines Unternehmen und wollten im Konzert mit großen OEMs nicht nur ein sehr kleines Lied spielen.“

Flexibilität bei der Additiven Fertigung

Axel Boi war sofort bereit, mit Stellba dem AM Cube über die bereits vorhandenen Qualitäten die gewünschte „Phantasie in der Anlage“ beizubringen: neue Optionen für maximale Flexibilität. Stellba ist Dienstleister, die Anforderungen sind jeden Tag unterschiedlich: Bearbeitung mit vier oder fünf Achsen, Draht oder Pulver, Materialauftrag mit Lanze oder Düse, Vorwärmen der Teile auf 300 Grad, Schweißen unter Argon-Schutzgasatmosphäre zum Vermeiden von Oxidation und Porenbildung. Jedes Projekt bringt neue Herausforderungen, die der AM Cube alle souverän bewältigen soll.

Hohes Tempo

Um die vielfältigen Vorgaben in praxisgerechte Lösungen zu überführen, arbeitet man im schweizerischen Dottikon und in Tuttlingen eng und konstruktiv zusammen. Die Applikationstechniker, Werkstoffspezialisten und Softwareentwickler von Stellba und dem Bereich Additive Fertigung tauschen sich regelmäßig aus, führen Kompetenzen zusammen und überprüfen neue Ansätze auf Machbarkeit. Die Bedenken, ob die Chiron Group angesichts ihrer Größe diese Geschwindigkeit mitgehen könnte, haben sich schnell zerstreut. Der Bereich Additive Fertigung ist, so Axel Boi, „wie ein Start-up geführt und somit dynamisch und flexibel. Durch die Chiron Group haben wir aber den Rückhalt und weiteres Fachpersonal, auf das wir zugreifen können.“

Neue Materialien und Möglichkeiten

Fouad Cheaitani sieht sich auf Seiten des Werkstoffs – auch hier stimmt „die Chemie“ mit der Chiron Group. Für ihn muss nicht nur softwareseitig und bei der Technologie alles passen, sondern, für optimale Ergebnisse, auch das Material: „Wir wollen künftig nicht nur Bauteile mit dem vorhandenen Materialspektrum an Draht oder Pulver aufbauen, sondern auf dieser Basis neue, perfekt für die Additive Fertigung passende Werkstoffe und Auftragsmaterialien entwickeln. Mit denen sich, zum Beispiel durch Zusätze oder neue Zusammensetzungen, die gewünschten mechanischen Werte erzielen und neue Materialeigenschaften realisieren lassen.“

Ob dies besser mit Draht oder Pulver gelingt? Zum einen Erfahrungssache, zum anderen nähert man sich der Idealvorstellung in Versuchen. Die im Vergleich zur Entwicklung und Genehmigung komplett neuer Materialien deutlich schneller zum gewünschten Ergebnis führen.

Easy to use

Doch aus der Zukunft der Additiven Fertigung zurück in die Praxis. Wichtig ist das sichere Beherrschen der hochkomplexen Technologie, das Minimieren von Bedienfehlern. Zentraler Vorteil des AM Cube ist, so Fouad Cheaitani, „der automatische Auftragskopfwechsel. Ob Draht oder Pulver, 3D-Druck oder Beschichten, innen oder außen: Was bei anderen Herstellern Stunden dauert, ist hier ohne manuelles Eingreifen und sicher in nur einer Minute erledigt. Das ist absolut konkurrenzlos.“

Vielfalt als Ziel

Beschichten, 3D-Druck, Reparatur: Alles ist mit dem AM Cube möglich. Und, wie verschiedene Anwendungen bei Stellba zeigen: Alles machbar. Seit Inbetriebnahme laufen auf dem 3D-Metalldrucker diverse Forschungsprojekte mit namhaften technischen Hochschulen der Schweiz sowie unterschiedliche Aufträge: Es werden Halbschalen für Bremsen in Schienenfahrzeugen geschweißt, Bauteile innen mit Alubronze beschichtet, Turbinenschaufeln repariert. Derzeit baut man ein großes Laufrad für eine Turbine komplett additiv auf. Des weiteren führt Stellba auf dem AM Cube Reparaturen an Bauteilen durch und arbeitet intensiv an der Qualifizierung neuer Werkstoffe wie Wolframkarbid oder Materialien auf Nickel-Basis.

Mittlerweile ist die Erprobungsphase abgeschlossen, der AM Cube hat die unterschiedlichsten industriellen Anforderungen gemeistert, die gemeinsam entwickelten Optionen stehen jetzt allen Anwendern zur Verfügung. Zudem lässt sich der Schweißvorgang im AM Cube jetzt in Echtzeit erfassen und dokumentieren – mit den neuen digitalen Systemen Visio-Line AM und Data-Line AM.

Bleibt die Frage: Ersetzt Additive Manufacturing bestehende Technologien? Auch hier sind sich Fouad Cheaitani und Axel Boi einig: Nein, aber die Ingenieure haben bei der Entwicklung von Bauteilen mehr Möglichkeiten – sowohl im Hinblick auf geringeres Gewicht der Teile und das Einsparen von Energie als auch beim Design.