Präziser 3D-Druck von Prototypen, Mustern und Kleinserien

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Franke GmbH

Xometry Europe GmbH

Systec Industrial Systems GmbH Mechatronik und Automatisierungstechnik

Bahr Modultechnik GmbH

Bewährte Drucktechnik schafft Vorteile

Als sehr ausgereifte 3D-Drucktechnik bietet der FFF/FDM-Druck gegenüber anderen Prozeduren wie der Stereolithografie oder dem Lasersintern verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile. Bei der Stereolithografie wird das Ausgangsmaterial, ein flüssiger Photopolymer aus Acryl-, Epoxid- oder Vinylesterharz, in eine Wanne gefüllt, in die sich das Werkstück während des Druckvorgangs schrittweise absenkt, so dass der Laser die liquide Oberfläche an den definierten Objektkonturen Schicht um Schicht aushärten kann. Für jeden neuen Layer muss die Flüssigkeit zuvor wieder gleichmäßig verteilt werden. Der Materialeinsatz bemisst sich daher an der Wannengröße und nicht an den Proportionen der eigentlichen Druckaufgabe, wobei sich das überschüssige UV-Harz nur begrenzt wiederverwenden lässt.

Auch das Lasersintern benötigt weitaus mehr Ausgangsmaterial als sich im gedruckten Modell verfestigt, weil vor jedem Druck eines weiteren Layers die gesamte Basisplatte vollflächig mit einer neuen Schicht Pulver überzogen werden muss. Beim Druckvorgang sintert ein Laser schichtweise die programmierten Konturen in das Pulverbett ein. Das nach Abschluss des Druckvorgangs überschüssige Pulver wird entfernt und kann nur zu Teilen weiter genutzt werden.

Großflächige Formen neigen zum Verzug

Die bei der Stereolithografie verwendeten UV-Harze wie auch das zum Lasersintern eingesetzte Pulvermaterial neigen beim Ausdruck großflächiger planer Formen dazu, sich zu verziehen, weshalb solche Objekte weniger formstabil sind und sich mit der Zeit sogar auflösen können. Geschlossene Hohlkörper können mit diesen Verfahren nicht formschlüssig gedruckt werden, da sich beim Druck im Inneren des Objekts unverarbeitetes Material aufschichtet, das nachträglich entfernt werden muss. Außerdem wird mehr Zeit für die Aushärtung des Werkstoffs benötigt. Verfahrensbedingt reduziert sich auch die Flexibilität, wenn der Start eines Druckvorgangs von der möglichst vollvolumigen Materialausnutzung abhängt, um den Ausschuss gering zu halten.

Mit dem Inv3nt von Systec lassen sich auch großflächige Prototypen und Angebotsmuster sowie Gussformen oder Kleinserien maßstabsgetreu im Schmelzschichtverfahren drucken. Um den unterschiedlichen Druckaufgaben optimal zu entsprechen, müssen Düse, Extruder und Hotend auf die Materialeigenschaften des Druckmediums exakt abgestimmt sein. Dies schließt eine präzise Temperaturregelung im Extruder ebenso ein wie die richtige Länge der Heizstrecke zum Anschmelzen der Filamente.

Deshalb bietet Systec neben einer Standardausführung zahlreiche Gerätespezifikationen auf Grundlage einer offenen Geräteplattform. Dies ermöglicht es den Anwendern, ihre Geräteausstattung bedarfsgerecht auszuwählen. Außerdem ist durch die offene Plattform gewährleistet, dass Neuentwicklungen der Extrudertechnik implementiert werden können, um beispielsweise bisher im Spritzguss hergestellte Objekte künftig auch mittels Metalldruck zu produzieren. Zur Verarbeitung von Materialien mit sehr hohem Schmelzpunkt werden Druckköpfe integriert, deren Hotends für Temperaturen bis 500 °C spezifiziert sind.

Verarbeitet Daten schnell

Aufgrund der drastisch verkürzten Entwicklungszeit lassen sich große Effizienzgewinne erzielen. Damit vom Entwurf bis zum Ausdruck nichts ins Stocken gerät, ist eine schnelle und akkurate Umwandlung der CAD-Daten in ein entsprechendes Schicht-Modell erforderlich. Mit seiner Expertise in Programmierung und Steuerungstechnik bietet der Hersteller ein leistungsstarkes Software-Paket mit integrierter Slicer-Anwendung, das die Planungsdaten weitgehend automatisch umrechnet und zur schnellen Datenverarbeitung auf die Grafikkartenbeschleunigung zugreift. Anschließend werden die Druckdaten als G-Code an eine Systec-CNC-Steuerung übertragen und von den angesteuerten 2-Phasen-Schrittmotoren in hoch genaue Positionierabläufe des Druckkopfs und der Basisplatte übersetzt.

Mit der Inv3nt-Geräteplattform bietet Systec eine Drucktechnologie, die sich flexibel und zukunftssicher für unterschiedliche Druckaufgaben adaptieren lässt. Das mit robusten Linearachsen von Bahr Modultechnik ausgestattete System erfüllt die industriellen Anforderungen an eine dauerhafte Positioniergenauigkeit von Druckkopfkinematik und Basisplatte. (ud)

Motek 2016: Halle 6, Stand 6104

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