3D-Druck im Maschinenbau: Individuelle Bauteile durch additive Fertigung

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Die MMB Maschinen, Montage & Betriebsmitteltechnik GmbH geht neue Wege im Bereich der Additiven Fertigung, mit der der Sondermaschinenbauer nicht mehr nur Betriebsmittel und Prototypen, sondern auch Bauteile für die Maschinen fertigt.

3D-Druck im Maschinenbau: Bei der MMB Maschinen, Montage & Betriebsmitteltechnik GmbH ziehen sich additiv gefertigte Bauteile heute wie ein roter Faden durch den gesamten Betrieb. Dabei ist Innovations- und Risikobereitschaft Programm bei dem Mittelständler mit 40 Mitarbeitern und Kunden in fast allen Industriezweigen. Denn fast jedes Bauteil ist einzigartig – durch die hohe Individualisierung stehen die Konstrukteure von MMB täglich vor neuen Herausforderungen. Von der Entwicklung über die ersten Entwürfe bis hin zur Fertigung und der Lieferung werden die Sondermaschinen zu 100 Prozent auf die Kundenbedürfnisse angepasst und konstruiert: Ob Fügemaschinen, Maschinen speziell für Motorhauben-Scharniere oder Türschlösser.

3D-Druck im Maschinenbau: Mehr Spielraum, geringere Kosten

Neben den Maschinen benötigt das Unternehmen auch Betriebsmittel wie Klemmen, Halterungen und Spannvorrichtungen. Bisher wurden Bauteile für Maschinen und Betriebsmittel mit konventionellen Methoden (Zerspanung, Gießen, Schweißen …) gefertigt. Geringe Stückzahlen, lange Vorlaufzeiten, komplexe Geometrien sowie hohe Kosten schränkten dies jedoch ein. Ziel war, diese Einzelbauteile und Kleinserien kosteneffektiver zu fertigen sowie sich einen deutlich größeren Spielraum in der Konstruktion zu erarbeiten.

Vom Start weg: Skeptiker waren schnell überzeugt

Bauteile, die mit neuen Technologien gefertigt werden, müssen ebenso robust und direkt einsetzbar sein, wie solche aus der konventionellen Fertigung. Carsten Blucha, Applikationstechniker 3D bei MMB, arbeitet seit Jahrzehnten mit herkömmlichen Fertigungsmethoden und weiß ihre Qualitäten zu schätzen. Auf einer Veranstaltung in Solingen entdeckte er bereits vor einigen Jahren die Stabilität und Oberflächengenauigkeit von auf Markforged-3D-Druckern gefertigten Teilen. Trotz anfänglicher Skepsis war er von den additiv gefertigten Bauteilen beeindruckt. Mit einem individuellen Musterbauteil konnte er jedoch auch seine Geschäftsführung überzeugen.

Gemeinsam mit seinem Kollegen René Arndt (ebenfalls Applikationstechniker 3D) fertigt Carsten Blucha seitdem auf zwei Markforged 3D-Druckern Fertigbauteile und Betriebsmittel. Die Anlage Mark Two läuft bereits rund 4 Jahre und insgesamt 32.500 Stunden – also 7.210 Stunden pro Jahr. Die 3D-Drucker laufen buchstäblich rund um die Uhr. Abnehmer waren zunächst von den additiv gefertigten Bauteilen in ihren Maschinen überrascht. Stabilität, Festigkeit und Designfreiheit überzeugten jedoch auch hier sehr schnell.

Umsetzung: Komplexe Teile über Nacht herstellen

Die 3D-Druck-Bauteile haben mit hochwertigen Oberflächen, hoher Festigkeit und durch einfache Support-Entfernung überzeugt. Dabei umfasst der additive Maschinenpark weitere 3D-Drucker anderer Hersteller für erste Konstruktionskontrollen und Versuche. Auch verfügt MMB über eine SLM-Anlage zur additiven Herstellung komplexer Metallbauteile aus Werkzeugstahl. Gemessen an der Auslastung dominieren jedoch die beiden Markforged- Maschinen, Mark Two und Basic One, die Printfarm aus insgesamt sechs 3D-Druckern.

Die häufigste Anwendung sind neben Funktionsprototypen vor allem Bauteilaufnahmen wie komplexe Sensorhalterungen, Bauteilzuführsysteme sowie Werkstück-Träger, die in kleinen Stückzahlen und aufwendigen Geometrien hergestellt werden, um die Prozesse innerhalb der Sondermaschinen zu verbessern oder gar überhaupt erst zu ermöglichen.

Auch nach der Auslieferung einer Maschine kann MMB heute in kürzester Zeit auf Wünsche zu Bauteiländerungen des Kunden mit entsprechenden Aufnahmen, Greifern und vielem mehr reagieren. Dies kommt unmittelbar der Kundenzufriedenheit und -bindung zugute.

Prüfklemmen drucken

Um den Durchfluss eines Rohrschlauches mit einem Sensor zu überprüfen, nutzt MMB heute beispielsweise gedruckte Prüfklemmen. Diese hat das Unternehmen ursprünglich aus Metall hergestellt, aber selbst sehr leichte Metalle waren zu schwer in der Handhabung. Aus Onyx gedruckt, sind die Prüfklemmen nun deutlich leichter und zudem ergonomischer geformt. Die neue Geometrie wäre mit herkömmlichen Fertigungsmethoden schlicht nicht herstellbar. Individuelle Bauteile wie diese eignen sich ideal für die Fertigung in additiven Verfahren.

Schwingförderer

Eine besondere Erfahrung hat MMB in Form eines komplett 3D-gedruckten Schwingförderer eingebracht, der kleine Komponenten vereinzelt und ausrichtet. Häufig müssen bei MMB-Anlagen solche kleinen Bauteile in solcher Weise vorsortiert werden. Der individuell 3D-gedruckte Schwingförderer sorgt dafür, dass die Teile in der richtigen Ausrichtung zur Weiterverarbeitung geführt werden. Falsch ausgerichtete Teile werden per Luftdruck zurück in den Zulauf befördert – einem aus zwei einzeln gedruckten Teilen zusammengesetzten Topf.

3D-Druck im Maschinenbau: Fazit und Ausblick

Mit der Additiven Fertigung können bei vielen Bauteilen einige Tage Fertigungszeit und 50 Prozent der Kosten in der Herstellung eingespart werden. Auch in Zukunft soll die Additive Fertigung daher ein fester Bestandteil bei MMB, denn Bauteile völlig neuartig zu konstruieren, bietet auch den Kunden – völlig neue Möglichkeiten. Mit den bereits erzielten Einsparungen konnte der Druckerpark ausgebaut werden. Ein weiterer Ausbau ist geplant, der Auftragsfertigung in den Fokus rückt. Treiber sind auch neuartige Materialien wie Onyx ESD und Kupfer, die das Portfolio ebenfalls ergänzen könnten.

Der Autor David Schlawer ist Leitung Marketing & Vertriebsinnendienst bei der Mark3D GmbH.

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