80 Prozent mehr Produktivität im 3D-Druck

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Das Dual-Laser-System von DMG Mori Additive verbessert im 3D-Druck die Produktivität um 80 Prozent im Vergleich zu einem Single-Laser-System. Mit einer einbaufertigen Automatisierungslösung des Entwicklungspartners Festo gelingt das präzise Management der Schutzgasatmosphäre.

„Unser Ziel ist es, mit unseren Maschinen für die additive Fertigung den hohen Reifegrad von CNC-Maschinen zu erreichen“, erklärt Dr. Vino Suntharakumaran, Geschäftsführer bei der DMG Mori Additive. Flaggschiff des Unternehmens in Sachen Generativer Fertigung durch selektives Laserschmelzen (SLM) im Pulverbett ist die Lasertec 30 Dual SLM. Sie ermöglicht die Herstellung hochkomplexer Bauteile mit Funktionsintegration, innenliegende konturnahe Kühlkanäle sowie verkürzte Produktentwicklungszeiten durch sofort verfügbare Prototypen aus Serienwerkstoffen. Zwei leistungsstarke 600-Watt-Laser, deren Scanfelder jeweils den gesamten Bauraum abdecken, ermöglichen Aufbauraten von bis zu 90 Kubikzentimetern pro Stunde im 3D-Druck.

3D-Druck: Schneller und sicherer Wechsel des Pulvermoduls

Weitere Pluspunkte: Das Dual-Laser-System verbessert die Produktivität um 80 Prozent im Vergleich zu einem Single-Laser-System. Das Pulvermodul, genannt rePlug für den schnellen Materialwechsel, automatisiert das Pulverhandling. Die Wiederaufbereitung des Pulvers unter Schutzgasatmosphäre sorgt für mehr Effizienz und Arbeitssicherheit dank des geschlossenen Materialkreislaufs. Das Pulvermodul ermöglicht den kontaminationsfreien Wechsel zwischen unterschiedlichen Werkstoffen in weniger als zwei Stunden.

Eine weitere Neuerung ist das Permanent-Filtersystem, das materialunabhängig arbeitet und dank der automatischen Passivierung von Metallstäuben ein neues Maß an Langlebigkeit und Arbeitssicherheit bietet. Die aktive Kühlung des Bauraums erlaubt es Anwendern, fertige Bauteile früher zu entnehmen und somit schneller neue Aufträge vorzubereiten. Die Folge ist eine weitere Steigerung der Produktivität.

Prozessgas voll unter Kontrolle

Dabei spielt die Prozessgasatmosphäre eine entscheidende Rolle. Für eine hohe Bauteilqualität ist es wichtig, dass sich Druck und Sauerstoffgehalt in engen Grenzen bewegen. „Eine Automatisierungslösung von Festo hat uns hier zum Durchbruch verholfen“, so Suntharakumaran. Es handelt sich dabei um eine Einheit zur Befüllung des Arbeitsraumes mit Schutzgas. Erst eine sichere Schutzgasatmosphäre gewährleistet stabile Prozesse in der additiven Fertigung. „Voraussetzung dafür sind innovative Produkte zur Durchfluss- und Druckregelung, die wir von Festo bekommen“, ergänzt 3D-Experte Suntharakumaran.

Die einbaufertige Komplettlösung besteht aus einer Montageplatte, die mit der Ventilinsel VTUG inklusive Ethercat-Busanbindung, dem Quetschventil VZQA, der Wartungseinheit MS4 sowie dem Proportional-Druckregelventil VEAB ausgestattet ist. Die Ventilinsel VTUG ist die pneumatisch und steuerungstechnisch passende Ventilinsel. Das Quetschventil VZQA steuert präzise das inerte Gas Argon sowie die Evakuierung des Gasgemisches beim Purging-Vorgang.

Stufenloser Druckanstieg

Das Proportional-Druckregelventil VEAB hat bei einer kompakten Baugröße präzise und dynamische Regeleigenschaften. Bei Durchflüssen bis 20 Litern pro Minute regeln die Ventile hochpräzise – mit geringer Hysterese, hoher Wiederholgenauigkeit und geringem Energiebedarf. Das proportionale Verhalten des Piezobiegers mit direkter Betätigung sorgt für ein stabiles und zuverlässiges Regelverhalten – und für stufenlosen Druckanstieg. Die Wartungseinheit MS4 im modularen Aufbau und in der Kombination frei kombinierbarer Komponenten der Druckluftversorgung beinhaltet Druckregel-, Einschalt- und Druckaufbauventile mit Sicherheitsfunktion, Filter, Druck- und Durchflusssensoren, Trockner, Sensoren und Öler. Damit lässt sich für jede Aufgabe die passende Lösung zusammenstellen. Alle eingesetzten Automatisierungsprodukte sind für inerte Gase geeignet. „Diese Lösung hält den Druck und den Sauerstoffgehalt in engen Grenzen“, ergänzt der 3D-Druck-Experte. Außerdem halbiert sie die Taktzeit, indem sie die Zeit verkürzt, die zur Befüllung des Arbeitsraumes notwendig ist.

Auch Software zur Simulation gefragt

Die Leistungen von Festo beschränken sich nicht auf die Lieferung der Automatisierungslösung. Die Experten des Automatisierungsherstellers waren auch in die Maschinenentwicklung eingebunden. Mit den passenden Software- und Engineering-Tools für die Simulation konnten die Automatisierungskomponenten in die Maschine und die Prozesse in der Entwicklung frühzeitig eingebettet werden und damit früh Teil der Lösung werden.

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