Die additive Fertigung gewinnt insbesondere im Prototypenbau, aber mittlerweile auch bei kleinen und mittleren Serienbauteilen, bei Bauteilen mit hohem Individualisierungsgrad oder Bauteilen mit einer komplizierten Geometrie zunehmend an Bedeutung. Das aktuell im Metallbereich meistverbreitete Verfahren ist dabei das Laser Powder-Bed Fusion (LPBF)-Verfahren.
Dieses weist allerdings einige kritische Aspekte auf, wie die hohen Kosten für das Ausgangsmaterial verbunden mit dem Aufwand rund um die Pulverhandhabung, die geringen Aufbauraten vieler Anlagen und den damit hohen Prozesszeiten sowie den hohen Aufwand für die notwendigen Post-Processing Schritte. So müssen, wie bei jedem anderen Verfahren in der additiven Fertigung auch, die Funktionsflächen nachbearbeitet werden, wodurch sich der Vorteil der guten Bauteilauflösung beim LPBF-Verfahren schnell relativiert. Viele Hindernisse, die nicht für einen wirklich wirtschaftlichen Einsatz sprechen.
Neues Grob-Fertigungsverfahren in der additiven Fertigung
Vor diesem Hintergrund und um den zunehmenden Anforderungen der Märkte nach individuell angepassten und endkonturnahen Produkten gerecht werden zu können, wurde bei Grob mit Liquid Metal Printing (LMP) ein wirtschaftliches und gleichzeitig flexibles Fertigungsverfahren im Bereich der additiven Fertigung entwickelt, das die Nachteile konventioneller metallverarbeitender additiver Fertigungsverfahren beseitigen soll.
Mit der GMP300 bietet Grob seinen Kunden eine zuverlässige, effiziente und kostenbewusste Anlagentechnik mit einer hohen Fertigungsflexibilität für die Einzel- und Kleinserienfertigung. Dabei steht GMP für Grob Metal Printing und 300 für die Größe des Arbeitsraumes 300x300x300 mm in der Maschine. Die GMP300 ist mit einer 3-Achsen-Kinematik und einer maximalen Achsgeschwindigkeit von 30 m/min ausgestattet. Die inerte Atmosphäre dient dem Schutz des Bauteils vor Oxidation und garantiert damit gleichbleibend gute Materialeigenschaften.
Vorteile des LMP-Verfahrens
Im Gegensatz zu dem bereits bekannten Pulverbettverfahren handelt es sich bei dem von Grob entwickelten LMP-Verfahren um Draht als Ausgangsmaterial. Dadurch können nicht nur die Materialkosten reduziert werden. Vielmehr gibt es durch den Einsatz von Draht keine Gesundheits- oder Explosionsgefahr, wodurch die persönliche Schutzausrüstung vereinfacht wird und zusätzliche Arbeitsschritte wie das Entpulvern des Bauteils sowie das Sieben und Aufbereiten des Pulvers entfallen. Zudem handelt es sich beim LMP-Verfahren um einen Mikrogieß- und nicht um einen Schweißprozess, mit keinem oder nur geringem thermischen Verzug. Dadurch können nicht-schweißbare Legierungen verarbeitet werden.
Das LMP-Verfahren erzeugt ein homogenes Mikrogefüge bei Streckgrenzen, die gleich oder zum Teil auch über den Werten des Ausgangsmaterials liegen. Darüber hinaus überzeugt das Verfahren durch seine hohe Flexibilität und Produktivität. Die Flexibilität wird erreicht durch die Möglichkeit, eines schnellen Materialwechsels ohne hohen Reinigungsaufwand, durch die hohe Variabilität des Tropfendurchmessers und dadurch, dass sich Druckkopf und Düse während des Aufbauprozesses wechseln lassen. Die hohe Produktivität des LMP-Verfahrens entsteht in erster Linie durch die erreichbaren hohen Aufbauraten, durch den reduzierten Nachbearbeitungsaufwand und die Tatsache, dass die Bauteilkosten nur gering über den Füllgrad der Bauplatte skalieren.
Erweiterung der bestehenden metallverarbeitenden additiven Fertigungsverfahren
Die LMP-Technologie ist auf dem Markt noch nicht sehr verbreitet. Trotzdem wird sie bei Grob als eine wichtige Erweiterung der bestehenden metallverarbeitenden additiven Fertigungsverfahren gesehen. Dabei punktet das Verfahren mit einer höheren Aufbaurate als vergleichbare LPBF-Anlagen und mit einer besseren Bauteilauflösung, verglichen mit aktuellen DED (Direct Energy Deposition)-Verfahren.
Bereits bei der Entwicklung der GMP300 hat Grob auf eine robuste und industrietaugliche Umsetzung geachtet. „Ohne Pulverhandhabung ist die Integration der Anlagen in eine bestehende Fertigung ohne erhöhte Sicherheitsvorkehrungen möglich“, weiß Dr.-Ing. Johannes Glasschröder, bei Grob zuständiger Teamleiter für die additive Fertigung, einen weiteren Vorteil zu schätzen. „Zudem sehen wir durch die Notwendigkeit der Nachbearbeitung von Funktionsflächen additiv gefertigter Bauteile starke Synergieeffekte mit unserem bereits bestehenden Portfolio im Bereich der zerspanenden Fertigung.“
Grob-Werke GmbH & Co. KG
www.grobgroup.com
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