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Additive Fertigung

3DMP-Verfahren ermöglicht Kostenvorteil gegenüber Fräsen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Mit dem additiven 3D-Metal-Print-Verfahren (3DMP) von Gefertec können endkonturnahe Rohlinge aus Metall hergestellt werden. Doch wie verhalten sich die Fertigungskosten im Vergleich zum Fräsen aus dem Vollen?

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Die GTarc-Maschine kann alle Werkstoffe verarbeiten die in Drahtform vorliegen und schweißbar sind.
Die GTarc-Maschine kann alle Werkstoffe verarbeiten die in Drahtform vorliegen und schweißbar sind.
(Bild: D.Quitter/konstruktionspraxis)

Metallbasierte additive Fertigungsverfahren werden heutzutage vor allem bei hochpreisigen Anwendungen wie dem Prototypenbau eingesetzt. Mit den Maschinen der Baureihe GTarc hat die Gefertec GmbH aus Berlin einen Maschinentyp präsentiert, der sich durch geringe Kosten und sehr hohe Aufbauraten auszeichnet. Das additive 3DMP-Verfahren, das in diesen Maschinen zum Einsatz kommt, basiert auf erprobter Lichtbogenschweißtechnologie und verwendet als Ausgangsmaterial Draht, mittels dessen Schweißraupe für Schweißraupe ein Werkstück gedruckt wird.

Damit ist das Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druckmethoden, die Pulver als Ausgangsmaterial verwenden, deutlich kostengünstiger, da das aufwändige Pulverhandling entfällt. Zudem ist Draht für die meisten Standardwerkstoffe zu deutlich niedrigeren Preisen erhältlich. Die GTarc-Maschinen fertigen endkonturnahe Rohlinge aus Metall, deren Qualität den Werkstücken entspricht, die mit Standard-Bearbeitungsmethoden hergestellt wurden. Um ein fertiges Bauteil zu erhalten, werden die Rohlinge mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden etwa der CNC-Frästechnik fertiggestellt.

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Kostenvorteil gegenüber Fräsen

Wie hoch der Kostenvorteil auch bei relativ einfachen Bauteilen tatsächlich sein kann, zeigt Gefertec an einem realen Beispiel: Gefertigt wurde eine Lagerhalterung aus Chrom-Nickel-Stahl 1.4305. Bei der konventionellen Fertigung musste hierfür ein 85 kg schwerer Quader der Größe 452 mm x 245 mm x 100 mm auf einer CNC-Fräse spanend bearbeitet werden. Das fertige Werkstück wiegt danach lediglich 18 kg – der Spananteil beträgt also 79 %. Die Gesamtkosten der konventionellen Fertigung beliefen sich dabei auf 4500 Euro und setzten sich aus den Kosten für den Stahl-Rohling mit 1000 Euro und den Fräskosten mit 3500 Euro zusammen. Im Vergleich dazu hat der auf einer GTarc hergestellte endkonturnahe Druckrohling ein Gewicht von lediglich 25 kg und kostete nur 750 Euro. Da hierbei nur 28 % Spananteil bei der anschließenden Fräsbearbeitung anfielen, waren die Fräskosten mit 1250 Euro ebenfalls deutlich geringer.

Die Gesamtkosten sind so mit etwa 2000 Euro über 50 % geringer als bei der konventionellen Fertigung. Auch wenn die genannten Werte auf geschätzten typischen Kosten basieren, die je nach Betrieb noch abweichen können, zeigt das Beispiel doch eindrucksvoll, welches Potential das additive 3DMP-Verfahren hat.

Werkstücke bis 3 m³ möglich

Die GTarc-Maschine ist in drei Varianten erhältlich. Die 3-achsige Variante GTarc 3000-3 eignet sich für Werkstückgrößen bis ca. 3 m³. Wird die Maschine mit einem Dreh-Schwenktisch zur 5-achsigen GTarc 800-5 ausgeführt sind Bauteile bis 0,8 m³ möglich. Zusätzlich ist die kleinere ebenfalls 5-achsige GTarc 60-5 lieferbar, die Werkstücke bis 60 l und 200 kg drucken kann. In allen GTarc-Maschinen erzeugt eine speziell entwickelte 3DMP-CAM-Software aus den CAD-Daten des Werkstücks die Daten, mit denen die CNC-Steuerung die exakte Positionierung des Schweißkopfs vornimmt. Die Fertigung des endkonturnahen Werkstücks erledigt die Maschine vollautomatisch. Die Kosten für eine GTarc-Maschine entsprechen etwa denen für ein kleineres Dreh-Fräs-Zentrum und liegen deutlich unter denen vergleichbarer Maschinen zum 3D-Druck. Das neue additive Verfahren ist daher ideal für die schnelle und wirtschaftliche Fertigung auch größerer Werkstücke auf Nickelbasis, aus Stahl, Titan oder Aluminium geeignet. (qui)

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