Produktionssystem zur additiven Fertigung in Entwicklung

Die Technologie des 3D-Drucks metallischer Werkstoffe hat sich in den letzten Jahren rapide weiterentwickelt. Um diesem Fertigungs­verfahren zum Durchbruch in der Serienproduktion zu verhelfen, haben Additive Industries und SMS group vereinbart, ein Produktionssystem zur additiven Fertigung im industriellen Maßstab zu entwickeln und gemeinsam zu vermarkten.

Additive Industries und SMS group sind auf die beiden Kerntechnologien der additiven Fertigung spezialisiert: die Herstellung des Metall­pulvers und den 3D-Druck. Erst die enge Abstimmung dieser beiden entscheidenden Prozessschritte ermöglicht die Großserienfertigung von Bauteilen mit reproduzierbar hoher Qualität im additiven Ver­fahren. Das Produktionskonzept wird nicht nur die Pulverherstellung und den 3D-Druck umfassen, sondern auch die weiteren Schritte bis zur Auslieferung des fertigen Bauteils.

„Als einer der weltweit führenden Anlagenbauer für die metallurgische Industrie verfügen wir über ein umfangreiches Know-how bei der Konstruktion und der Verfahrenstechnik bei Vakuum­schmelzanlagen. Diese Erfahrung übertragen wir jetzt auf Pulver­herstellungsanlagen“, so Norbert Gober, Vice President Research and Development der SMS group. Daan A.J. Kersten, CEO von Additive Industries ergänzt: „Wir haben vor fünf Jahren mit der Entwicklung von 3D-Druckern für anspruchsvollste Anwendungen begonnen. Heute sind wir mit unserem MetalFAB1 einer der technologisch führenden Anbieter in der Branche und treiben die additive Fertigung im industriellen Maßstab voran."

Pilotanlage für Pulverherstellung

Ausgangspunkt des Prozesses ist die Pulverherstellung. Die Legierungen werden induktiv im Tiegel unter Vakuum ein­geschmolzen, um höchste Reinheit zu gewährleisten. Das Verdüsen des flüssigen Metalls erfolgt mit reinem Argon und unter Ausschluss von Sauerstoff. „Die Qualität des hergestellten Pulvers ist ent­scheidend für die Qualität des Endprodukts. Um bei der Pulver­herstellung schnellere Fortschritte zu machen, bauen wir eine Pilotanlage im industriellen Maßstab, die Ende des Jahres in Betrieb geht“, so Markus Hüllen, Vice President 3D Competence Center bei SMS group.

An die Pulverherstellung schließt sich direkt der 3D-Druck an. Im MetalFAB1-System wird das Metallpulver im pulverbettbasierten Laserschmelzverfahren auf eine reproduzierbare und effiziente Art und Weise verschmolzen. Danach wird die Bauplattform mit dem gedruckten Bauteil automatisch zur Wärmebehandlungsstation trans­portiert und spannungsarm geglüht. Anschließend wird es auto­matisch eingelagert. Das MetalFAB1 arbeitet rund um die Uhr voll­kommen autonom, so dass kein Mehrschichtsystem notwendig ist und Kosten reduziert werden.

Für die Wärmebehandlung und damit die Einstellung verbesserter Werkstoffeigenschaften der gedruckten Bauteile zeichnet wieder die SMS group verantwortlich. Die Kompetenz für induktive Wärme­behandlung liegt innerhalb der Unternehmensgruppe bei der SMS Elotherm, die solche Anlagen beispielsweise an die Automobil­industrie liefert. Nach der mechanischen Bearbeitung der Bauteile und der Qualitätskontrolle sind die Produkte fertig zur Auslieferung.

Erstes sichtbares Zeichen der Kooperation wird das Democenter sein, das in den nächsten Monaten am SMS group-Standort in Mönchengladbach entsteht. In direkter Nähe zur Pilotanlage wird ein MetalFAB1-Drucker von Additive Industries installiert, auf dem das mit der Anlage hergestellte Pulver voll integriert verarbeitet wird. Norbert Gober: „Anhand dieses Democenters werden die Pulver­anlage mit ihrer Prozessführung und der Drucker und seine Para­meter optimal aufeinander abgestimmt. Anschließend werden wir diese Praxiserfahrungen auf industriellen Maßstab skalieren.“

Quelle: SMS group  Bildtext: Von rechts nach links: Guido Kleinschmidt (Mitglied der Geschäftsführung der SMS group); Norbert Gober (Vice President Research and Development, SMS group), Daan A.J. Kersten (CEO, Additive Industries); Markus Hüllen (Vice President 3D Competence Center, SMS group) und Bernhard Steenken (Corporate Development, SMS group). (Foto: SMS group)