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Japaner forcieren Hybridtechnik

Additive Fertigungsverfahren halten Einzug in die Werkzeugmaschine
Japaner forcieren Hybridtechnik

State-of-the-art-Zerspanungstechnik steht auf der japanischen Leitmesse Jimtof von jeher im Mittelpunkt. Dass in diesem Jahr die Integration additiver Fertigungsverfahren zum Top-Thema mutierte, zeigt: 3D Printing & Co. sind im Begriff, die Werkzeugmaschinen zu erobern.

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Additive Manufacturing war bereits im Vorfeld der Jimtof 2014 von den Veranstaltern zu einem der Top-Themen der Messe erhoben worden. Beim Gang durch die Messehallen waren denn auch allein vier Hybridmaschinen zu bestaunen, die Laserauftragsschweißen bzw. Lasersintern und spanende Bearbeitung integrieren. Ganz vorn mit dabei sind die beiden Top-Player der Branche, DMG Mori und Mazak.

DMG Mori, nach Umsatzzahlen wohl der größte Werkzeugmaschinenhersteller der Welt, präsentierte auf dem traditionell größten Stand in Tokio seine Lasertec 65 Additive Manufacturing, die auf der Euromold im vergangenen Jahr Premiere gefeiert hatte. Die vom Unternehmensbereich Sauer entwickelte Hybridmaschine kombiniert das Laserauftragsschweißen mit Metallpulverdüse und das Fräsen in einem Arbeitsgang. Mit dem hier eingesetzten generativen Verfahren lassen sich laut Hersteller Metallstrukturen bis zu 20 Mal schneller aufbauen als mit Lasersintern/-schmelzen im Pulverbett. So können auch größere Werkstücke generiert werden. Aktuell beobachte man eine große Nachfrage japanischer Kunden im Aerospace-Bereich, berichtet Osao Tanimura, Group Manager Sales & Marketing/Engineering im Tokioter Headquarter der DMG Mori Seiki Co., Ltd. Aber auch für das Prototyping von Maschinenelementen stoße die Technik auf wachsendes Interesse.
Fräsen, Drehen und Auftragen in einer Maschine
Kein Wunder, dass der große Gegenspieler Mazak – bekannt dafür, Technologieintegration voranzutreiben – mit einer entsprechenden Hybridmaschine antwortet: Dabei gehen die Japaner mit der Integrex i-400 AM (Additive Manufacturing) noch ein Schrittchen weiter und vereinen gleich Dreh- und Fräsbearbeitung mit dem Laserauftragsschweißen. Das Hybrid-Multitasking- System verfügt über Laserauftragseinheiten (Cladding Heads), die im Werkzeugmagazin vorgehalten und die je nach Prozessbedingungen und Metallpulvertyp eingewechselt werden. Dabei sind zwei unterschiedliche Köpfe verfügbar, die für hohe Geschwindigkeit beziehungsweise hohe Genauigkeit optimiert sind – letztere lassen sich auch gleich noch zum Lasermarkieren einsetzen. Laut Mazak eignet sich die Maschine insbesondere für Kleinserienproduktion und schwer zerspanbare Werkstoffe wie Aerospace-Legierungen, hochharte Werkstoffe im Energiesektor und Medizintechnikteile. Via additive Fertigung lassen sich endkonturnahe Teile einfach erstellen und über Hochpräzisionsbearbeitung finishen – beispielsweise für die Reparatur beschädigter Turbinenschaufeln und Blisks.
Wie forsch man die additive Technologie auszubauen gedenkt, dazu hält sich Mazak noch bedeckt. „Wir haben jetzt zum ersten Mal Additive Manufacturing in unsere Multitasking-Maschinen integriert und auf einer Messe gezeigt“, kommentiert President Tomohisa Yamazaki, „und wir müssen zunächst einmal sehen, wie sich die Technik entwickelt und welche Potenziale wir erwarten können.“
Ein Pionier in Sachen Laserhybridmaschinen ist Matsuura. Das Unternehmen beschäftigt sich bereits seit 2000 mit der Lasersintertechnik und hat seine Anlage schon auf früheren Jimtof-Messen gezeigt. Die Lumex Avance-25 kombiniert 3D SLS (Selective Laser Sintering) und Highspeed-Fräsen. Das CAD-Modell des Bauteils wird in Schichten zerlegt und Layer für Layer im Metallpulverbett aufgebaut. Auf diese Weise lassen sich äußerst komplexe und zugleich hochpräzise Teile erzeugen, etwa können konturnahe Kühlkanäle in einem Arbeitsgang in Spritzgießwerkzeuge eingebracht werden.
Interesse an additiven Verfahren wächst
Dass das Interesse an additiven Verfahren steigt und inzwischen weit über den ursprünglichen Fokusbereich des Werkzeug- und Formenbaus hinausgeht, hat man auch bei Matsuura registriert. In Partnerschaft mit der Mitsubishi-Tochter MC Machinery Systems bringt der Hersteller die Maschinen, die lange Jahre nur in Japan erhältlich waren, auf den US-Markt, und im kommenden Jahr soll die Lumex auch in Europa verfügbar werden.
Neu im Spiel ist Sodick: Der Erodierspezialist mit Hauptsitz in Yokohama hat auf der Jimtof die OPM250L lanciert. Die Maschine integriert ebenfalls Lasersintern und Fräsen und zielt auf den Kernmarkt des Unternehmens, den Werkzeug- und Formenbau, ab. Die Technik dafür wurde in Zusammenarbeit mit dem 3D-Printing-Spezialisten OPM Laboratory aus Kyoto entwickelt, der bereits seit zehn Jahren auf diesem Gebiet tätig ist. „Additive Manufacturing ist ein Trend auf der Jimtof“, bestätigte Kazuyoshi Taniguchi, Marketing Center Executive Officer bei Sodick. Ob und wann das „One Process Milling Center“ in Europa verfügbar wird, etwa zur EMO 2015 in Mailand, konnte er auf der Messe noch nicht definitiv sagen.
Lasersintern: Auf dem Weg zu größeren Teilen
Neben den Hybridmaschinen waren auch eine Reihe von reinen Metall-Lasersinter-/Laserschmelzanlagen in Tokio vertreten. Dass deutsche Hersteller hier eine technologische Spitzenstellung innehaben, klang in vielen Gesprächen auf der Messe durch. Entsprechend waren auch die hiesigen Protagonisten mit ihren Lasersinter-/Laserschmelzmaschinen auf der Jimtof am Start. Die Hofmann-Tochter Concept Laser deckt mit ihrem Lasercusing-Verfahren ein breites Feld von Werkstoffen ab, das von Edel- und Warmarbeitsstählen über Cobalt-Chrom-, Aluminium- und Nickellegierungen bis hin zu Titan und Titanlegierungen sowie Edelmetallen reicht. Das Maschinenspektrum reicht bis hin zur aktuell größten Metall-Laserschmelzanlage mit einem Bauvolumen von 630 x 400 x 500 mm (x, y, z). Einsatz finden die Concept-Laser-Produkte in der Luftfahrt- und Automobilindustrie, in der Medizin- und Dentaltechnik, in der Schmuckindustrie und – natürlich – im Werkzeug- und Formenbau.
Ähnlich positioniert sich der Wettbewerber EOS, der mit seiner jüngsten Metall-Laserschmelzmaschine EOS M 400 sein Bauvolumen auch deutlich nach oben erweitert hat. Die Anlage soll nach Willen der Münchner der additiven Fertigung größerer Metallteile in industriellem Maßstab den Weg ebnen.
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