Additive Fertigung Sieben Neuheiten in der additiven Fertigung

Von Juliana Pfeiffer 5 min Lesedauer

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Eine Softwarelösung mit verschiedenen Gittergeometrien, über einen 3D-Drucker für die Schmuckherstellung, bis zu einem offene System für den SLS 3D-Druck von Kunststoffteilen – die Neuheiten in der additiven Fertigung.

Dieses Bauteil ist Teil der Lukendeckel-Baugruppe für das Raumfahrzeug Orion der NASA. Der 3D-Druck erfolgte mit Stratasys Antero 840CN03, einem thermoplastischen Kunststoff auf PEKK-Basis mit geringer Ausgasung und konstanten elektrostatischen Entladungseigenschaften (ESD). (Bild:  Stratasys)
Dieses Bauteil ist Teil der Lukendeckel-Baugruppe für das Raumfahrzeug Orion der NASA. Der 3D-Druck erfolgte mit Stratasys Antero 840CN03, einem thermoplastischen Kunststoff auf PEKK-Basis mit geringer Ausgasung und konstanten elektrostatischen Entladungseigenschaften (ESD).
(Bild: Stratasys)

BASF Forward AM hat mit Ultrasim 3D Lattice Engine eine Softwarelösung im Programm, die den Anwendern einen einfachen Zugang zu einem Programm ermöglicht, mit dem sie verschiedene Gittergeometrien erforschen und in Produktdesignzyklen implementieren können. Benutzer können auf eine umfangreiche Gitterbibliothek in Form von physikalischen Testpads zugreifen. Von dort aus kann der Benutzer das Gitter auswählen, das am besten zu seinen Bauteilanforderungen passt, und diese Informationen in das Softwaretool eingeben, um einen digitalen Überblick über die mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Nach Eingabe des gewünschten Anwendungsbereichs findet die Software Gitterdesigns, die für ähnliche Anwendungsfälle validiert wurden, und generiert dann mithilfe einer umfassenden Modellierung automatisch Gitterteile, die den Designparametern des Benutzers entsprechen.

3D-Druckprozess besser kontrollieren

(Bild:  Materialise)
(Bild: Materialise)

Materialise hat mit der Process-Control-Software und dem Build-Processor-Software-Development Kit (BP SDK) Lösungen für den Metall-3D-Druck im Portfolio. Die neuen Lösungen ermöglichen es Anwendern der additiven Fertigung (AM), die volle Kontrolle über den 3D-Druckprozess zu übernehmen, indem sie eine automatisierte Qualitätskontrolle einsetzen und die Parameter ihres 3D-Druckers anpassen. Process Control ermöglicht es Herstellern, die Qualitätskontrolle anhand der während des 3D-Druckprozesses gesammelten Daten zu starten. Durch die Analyse und Korrelation von Schichtdaten aus dem 3D-Druckprozess können Benutzer fehlerhafte Teile identifizieren, bevor sie zur Nachbearbeitung und Qualitätsprüfung geschickt werden, die 30 bis 70 Prozent der gesamten Herstellungskosten eines Teils ausmachen können. Bislang war es schwierig, Build-Prozessoren zu erstellen oder sie für bestimmte Anwendungen anzupassen. Das BP SDK bietet einen agilen Weg, dies zu erreichen. Maschinenhersteller und Fertigungsunternehmen mit F&E-Kapazitäten können die Entwicklungsplattform als Toolkit selbst nutzen, sich auf die AM-Expertise von Materialise verlassen oder einen kooperativen Ansatz wählen.

3D-Drucker für die Schmuckherstellung

(Bild:  3D Systems)
(Bild: 3D Systems)

Mit ProJet MJP 2500W Plus hat 3D Systems eine Lösung entwickelt, mit der sich komplexe, hochwertige, 3D-gedruckte Schmuckmodelle aus reinem Wachs mittels Wachsausschmelzverfahren herstellen lassen. Der Drucker kann innerhalb von Stunden hochauflösende Gussmodelle aus 100 % Wachs herstellen. Darüber hinaus ermöglicht der neue hochauflösende Druckmodus glatte Gussmodelle aus reinem Wachs, die weniger Nachbearbeitung erfordern und dadurch Edelmetallabfall verringern. Dies ermöglicht die schnelle und kostengünstige Gestaltung, Iteration und Produktion aller Schmuckstile, einschließlich der komplexesten Geometrien. Der ProJet MJP 2500W Plus nutzt VisiJet-Materialien aus 100 % Wachs, um CAD-getreue Schmuckmodelle mit feinen Merkmalen, rasiermesserscharfen Kanten und deutlichen Details in 3D zu drucken. VisiJet-Wachs schmilzt wie Standard-Gusswachse – ohne Aschegehalt für fehlerfreie Gussteile. Es ist langlebig für die Handhabung und das Gießen feiner Merkmale, und die kontrastreichen Farben ermöglichen eine einfache Visualisierung feiner Details.

3D-Druck-Software für offenes SLS-System

(Bild:  CoreTechnologie)
(Bild: CoreTechnologie)

Der Software-Hersteller Core Technologie ist eine Partnerschaft mit dem Drucker-Spezialisten Weirather eingegangen und realisiert so ein offenes System für den SLS 3D-Druck von Kunststoffteilen. Mit der neuen Anwendung arbeitet der Nutzer in der 4D_Additive Software durchgängig vom CAD-Modell bis zur Versendung an den Weirather-Drucker. Im Build Manager der Software-Version werden über die vordefinierten Parametersätze hinaus alle Einstellungen des Slicers sowie die Laserparameter frei angepasst. Der Anwender hat so die volle Kontrolle und Flexibilität eines offenen Systems. Die Software verfügt über eine moderne, schnelle sowie einfach zu bedienende Grafikoberfläche und innovative Features wie automatisches 3D-Nesting mit optimaler Wärmeverteilung. Die einzelnen Schichten des Druckjobs, sogenannte Slices, werden einfach über das Netzwerk im svg-Standardformat auf der Weirather-Maschine abgespeichert. Damit wird eine optimale Nachvollziehbarkeit und Transparenz des Workflows gewährleistet. Nach dem Speichern der gepackten Slices im wls-Format sind die Jobs in der Job-Liste des Druckers sichtbar und können sofort gestartet werden. Die Integration erfordert zudem keine Internetverbindung des Druckers oder eines Printservers und ist dadurch vollkommen autark.

Sicheres Reinigen, Homogenisieren und Glätten im Nassprozess

(Bild:  AM Solutions)
(Bild: AM Solutions)

Mit S1 Wet bietet AM Solutions eine Nassstrahllösung zur Reinigung und Veredelung von Oberflächen an. Im Fall von additiv gefertigten Teilen wird das Nassstrahlen weitgehend außer Acht gelassen, dabei ist es ein sauberer, zuverlässiger und wiederholbarer Prozess. Er bringt konstant bessere Oberflächen hervor als andere Verfahren und eignet sich ideal für Teile, die durch direktes Metall-Laserschmelzen (DMLS) oder selektives Lasersintern (SLS) entstanden sind. Pulverreste, die an AM-Werkstücken haften, werden mit der S1 Wet auch in schlecht erreichbaren inneren Kanälen und bei komplexen Formen entfernt. Im Bereich der Veredelung liefert die Anlage glatte Oberflächen in einem präzisen und wiederholbaren Verfahren. Die S1 Wet kann Metall- oder Kunststoffteile einzeln oder in Chargen bearbeiten, hat eine geringe Stellfläche und ein integriertes Strahlmittelreinigungs- und Recyclingsystem, um Strahlmittel wiederzuverwenden. Darüber hinaus wird auch das Prozesswasser wiederaufbereitet und die Anlage kann im manuellen, halb- und vollautomatischen Betrieb gefahren werden. Ein enormer Vorteil ist zudem, dass das Nassstrahlen nicht den ATEX-Vorschriften unterliegt, da keine Staubexplosionsrisiken auftreten.

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Leichtbaupotenzial von 3D-gedrucktem PEKK nutzen

(Bild:  Stratasys)
(Bild: Stratasys)

Hexagon und Stratasys erschließen mithilfe von Simulationen das Leichtbaupotenzial von 3D-gedrucktem PEKK für die Luft- und Raumfahrt. Im Materialaustausch-Ökosystem Digimat von Hexagon stehen dem Anwender die Multiskalenmodelle der Stratasys-PEKK-Materialien Antero 840CN03 und Antero 800NA zur Verfügung. Mit diesen detaillierten Modellen lassen sich digitale Zwillinge erstellen. Diese prognostizieren – noch bevor physische Prototypen hergestellt werden – präzise, wie die Teile mit dem gewünschten Material und in einem für die Luft- und Raumfahrt zugelassenen Stratasys-Drucker hergestellt, in einer digitalen Realität mit realen Anwendungsfällen und Zertifizierungstests funktionieren. Mit der offenen Anwendung Digimat können Hersteller leichtere (Bau)Teile designen, deren Leistungsfähigkeit der von Metallen in Nichts nachsteht, und mithilfe etablierter Finite-Elemente-Analysen (FEA) und Computer-Aided-Engineering-Tools (CAE) kostspieliges Over-Engineering vermeiden. Die Antero-Materialien kommen bereits in der Luft- und Raumfahrttechnik zum Einsatz. So fertigt Lockheed Martin, den Deckel der Andockluke für NASAs Raumfahrzeug Orion mit Antero 840CN03. Die neuen Simulationswerkzeuge ermöglichen eine digitale Produktentwicklung- und analyse sowie eine virtuelle Fertigung, sodass mehr Produktentwicklungsteams die additiven Fertigungslösungen von Stratasys für die Luft- und Raumfahrt einsetzen und risikofreier gestalten können.

Simulationssoftware präzisiert den industriellen 3D-Druck

Markforged hat mit Simulation eine Software entwickelt, die den 3D-Druck präzisieren soll. Im Gegensatz zu konventionellen Software-Tools, die spezielles Fachwissen und zeitaufwändige Analysen erfordern, wurde Simulation für die additive Fertigung entwickelt und funktioniert innerhalb des vertrauten Slice- und Druck-Workflows der Eiger Software. Jeder Benutzer kann die Festigkeit und Steifigkeit von Teilen durch virtuelle Tests validieren, indem er Anker- und Lastflächen identifiziert und dann Werte für Lasten, Sicherheitsfaktor und maximale Durchbiegung eingibt. Anschließend können sie die Teile optimieren, indem sie automatisch die Druckeinstellungen für Böden, Wände, Füllungen und Faserverstärkungen festlegen, um die angestrebten Druckkosten und -geschwindigkeiten zu erreichen und gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten.

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