additive: Für einen Präzisionswerkzeughersteller ist es ein ziemlich ungewöhnlicher Schritt als Lohnfertiger für additiv gefertigte Bauteile am Markt zu erscheinen. Wie haben Sie den 3D-Druck als Chance für Horn entdeckt?
Luik: Die Additive Fertigung hat uns von Beginn an gereizt. Von daher haben wir die Fortschritte beim 3D-Druck mit Metall genau beobachtet. Als dann die Maschinentechnologie so weit war, dass wir als Präzisionswerkzeughersteller damit arbeiten konnten, haben wir uns eine eigene SLM-Anlage zugelegt. Genauer gesagt eine DMG Mori Lasertec 30 SLM.
Welche Vorteile haben Sie sich durch die Additive Fertigung erhofft?
Luik: Wir haben die Maschine ursprünglich für den F&E-Bereich erworben, um mit ihr Sonderwerkzeuge und Prototypen zu fertigen. In der Anfangszeit sind wir dann immer wieder mit unseren Kunden zum Thema 3D-Druck ins Gespräch gekommen. Aus den anfänglichen, reinen Fachgesprächen haben sich dann mehr und mehr konkrete Anfragen nach 3D-gedruckten Bauteilen ergeben. Aufgrund des regen Kundeninteresses ist bei uns schließlich die Idee gereift, einen zusätzlichen Geschäftsbereich Lohnfertigung für additiv gefertigte Bauteile aufzubauen.
Konnten Sie Ihre Erfahrungen aus der klassischen Werkzeugproduktion in die Welt der Additiven Fertigung übernehmen?
Luik: Bei Horn haben wir einige Kompetenzen gebündelt, die auch in der additiven Fertigung eine wichtige Rolle spielen. Unsere Mitarbeiter aus dem Bereich Horn Hartstoffe zum Beispiel haben jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Pulveranalytik. Davon profitieren wir jetzt beim 3D-Druck gewaltig. Zudem sind wir natürlich im Bereich der klassischen Zerspanung mit unseren über 100 Bearbeitungszentren sehr gut aufgestellt. Dadurch können wir gedruckte Bauteile anbieten, die aufgrund einer zerspanenden Nachbearbeitung unglaubliche Eigenschaften in einer sehr hohen Präzision bieten. Mit Herrn Dr. Konrad Bartkowiak haben wir zudem unser Team mit einem echten 3D-Druck-Experten verstärkt.
Welche Materialien können bei Ihnen gedruckt werden?
Bartkowiak: Die Additive Fertigungsbranche bietet eine relative breite Palette verschiedener Pulvermaterialien an. Wie wir auf der AMB 2018 gezeigt haben, starten wir unsere Produktion mit zwei Standardmaterialen. Momentan können wir zum Beispiel Bauteile aus den Aluminium-Legierungen AlSi10Mg fertigen. Diese Legierung wurde speziell für unsere Automotive-Kunden als Leichtbauvariante mitaufgenommen. Zudem können wir auch Bauteile aus Edelstahl 1.4404 fertigen. Auch anlagenseitig sind wir mit den Pulverwechselmodulen für einen schnellen Materialwechsel sehr gut aufgestellt.
Welche Parameter müssen bei einem Materialwechsel neu eingestellt werden?
Bartkowiak: Insgesamt gibt es vermutlich über 250 Kenngrößen, die beim Selective Laser Melting angepasst werden können. Das fängt schon bei der Zusammenstellung, Partikelgrößenverteilung und Fließfähigkeit des Pulvers an. Ganz entscheidend ist aber die SLM Maschinen Konfiguration und optimierte Laserparameter. Dabei muss man die Laserleistung, den Laserfokus, die Belichtungszeit, die Belichtungsstrategien, die Geschwindigkeit, den Hatchabstand und noch zahlreiche weitere Eigenschaften exakt auf das Material abstimmen. Hierzu haben wir extra eine Matrix erarbeitet, mit der wir relativ schnell ein optimiertes Produktionsfenster einstellen können.
Wenn jetzt ein Kunde eines seiner Produkte oder einen Prototypen gedruckt haben möchte. Wie läuft dann der Herstellungsprozess ab?
Bartkowiak: In einem ersten Schritt prüft bei uns ein speziell für den 3D-Druck geschulter Konstrukteur die CAD-Daten des Kunden darauf, ob das Bauteil so gedruckt werden kann. Gemeinsam mit dem Kunden werden dann eventuelle konstruktive Optimierungen an dem Bauteil vorgenommen. Wir sind somit auch Konstruktionsdienstleister, besonders wenn es darum geht, schwierigste Formen und Funktionen abzubilden. Erst nachdem die Daten optimiert wurden, geht das Bauteil auf die Maschine. Anschließend wird je nach Kundenwunsch das Bauteil noch hochpräzise zerspanend nachbearbeitet. Dabei werden Bohrungen, Gewinde oder Oberflächen mit hohen Oberflächenanforderungen im 3D-Druck-Rohling bereits mit einem Aufmaß versehen. Der Kunde kann das Bauteil aber auch selbstverständlich ohne Nachbearbeitung bekommen.
Was ist das besondere am Konstruieren für den 3D-Druck?
Bartkowiak: Grundsätzlich muss man beim Konstruieren für die Additive Fertigung alle konventionellen Beschränkungen über Bord werfen und sich ausschließlich auf die Funktionen des Bauteils konzentrieren. Dabei sollte man ruhig mutig sein und so viele Funktionen wir möglich in das Bauteil integrieren. Denn je komplexer das 3D-gedruckte Bauteil ist, desto höher ist der Mehrwert für den Kunden.
Was sind die größten Herausforderungen beim 3D-Druck mit Metall?
Luik: Die Qualität der Bauteile ist bislang der Knackpunkt. Bei der Produktivität mache ich mir hingegen weniger Sorgen. Denn diese kann ja relativ einfach durch weitere Maschinen erhöht werden. So haben auch wir schon alles für weitere zwei Maschinen vorbereitet. Eine weitere Herausforderung ist der Informationsstand beim Kunden. Denn nicht jedem ist heute schon bewusst, was die Additive Fertigung alles leisten kann. Wir sind auf jeden Fall davon überzeugt, dass die Additive Fertigung Grenzen verschieben und unseren Horizont erweitern wird. Unser Zerspanungs-Know-how kombiniert mit unserem Werkstoffwissen und den Erfahrungen von Herrn Dr. Bartkowiak versetzt uns in eine ganz ausgezeichnete Ausgangssituation.
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Paul Horn GmbH
www.phorn.de
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