Additive Fertigung Welche Neuheiten auf der Formnext 2021 präsentiert werden

Nächste Woche ist es soweit: Dann werden vom 16. bis 19. November 2021 auf der Formnext in Frankfurt/M wieder live Neuheiten zur additiven Fertigung präsentiert. Einige Messe-Highlights können wir schon heute verraten.

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Mit dem EHLA 3D-Verfahren will das Fraunhofer ILT Hochgeschwindigkeits-3D-Druck mittels Laserauftrag erreichen. Das Konzept dafür basiert auf dem kinematischen Prinzip des Tripoden. Die Bauplattform kann sehr schnelle und präzise Bewegungen ausführen, ohne dass dabei große Schwingungen auftreten.
Mit dem EHLA 3D-Verfahren will das Fraunhofer ILT Hochgeschwindigkeits-3D-Druck mittels Laserauftrag erreichen. Das Konzept dafür basiert auf dem kinematischen Prinzip des Tripoden. Die Bauplattform kann sehr schnelle und präzise Bewegungen ausführen, ohne dass dabei große Schwingungen auftreten.
(Bild: Fraunhofer ILT)

Die neuen 3D-Drucker

Industrieller Seriendruck mittels Stereolithographie: Cubicure aus Östereich stellt die Produktionsanlage Cerion vor. Das skalierbare Druckkonzept auf Basis eines mobilen Druckkopfes und umlaufender Harzträgerfolie soll die Stereolithographie für die Serienfertigung fit machen. Auf einem Baufeld von einem Meter mal 30 Zentimeter fertigt das System mit der bewährten Hot-Lithography-Technologie Kunststoffbauteile mit einer optischen Auflösung von 50 x 50 μm² bei einer gleichbleibend hohen Wiederholgenauigkeit. Cubicure stellt auf der Formnext in Halle 12.1 , Stand F39 aus.

Hochgeschwindigkeits-FDM-Druck mit kompakter Maschine: Die US-amerikanische Firma Essentium stellt seine neueste 3D-Druckplattform, den Essentium HSE 240, weltweit erstmals vor. Er zeichnet sich durch ein neues Industriedesign, einen Dual-Extrusions-Druckkopf, einen automatischen Filamentwechsel und eine kleine Grundfläche (1168 mm Breite, 795 mm Tiefe, 1687 mm Höhe) aus. Drei Druckmodi sollen hochpräzise Teile aus verschiedenen Materialien in einem Druckvorgang auf der High Speed Extrusion (HSE)-Plattform erstellen können. Essentium stellt auf der Formnext in Halle 12.1 , Stand D41 aus.

Multimaterial-Extrusion von Hochtemperatur-Kunststoff-Granulaten: Die Rostocker Firma AIM3D hat mit ExAM 510 seinen zweiten 3D-Drucker für das CEM-Verfahren (Composite Extrusion Modeling) entwickelt. Er kann in einem Bauraum von 510 x 510 x 400 mm³ bis zu drei Materialien (zwei Baumaterialien und ein Stützmaterial) in Form von Granulaten parallel mit der patentierten AIM3D-Extrudertechnologie verarbeiten. Seine bis zu 200 ºC beheizbare Prozesskammer kann Spannungen im Bauteil reduzieren und ist für die Verarbeitung von Hochtemperaturkunststoffen wie PEEK, PEI, PSU, PPS, mit und ohne Faserfüllung, ausgelegt. Die Aufbaugeschwindigkeit soll in Abhängigkeit vom Werkstoff bei 250 cm³/h liegen (bei Verwendung einer 0,4 mm Düse). AIM3D stellt auf der Formnext in Halle 12.1, Stand A66 aus.

FLM-Druck mit Reinraumtechnik kombiniert: Das Münchner Start-up für medizinischen 3D-Druck Kumovis zeigt seinen FLM(Fused Layer Manufacturing) -3D-Drucker Kumovis R1. Mit ihm sollen patientenspezifische Implantate und Instrumente aus Hochleistungskunststoffen effizienter als mit konventionellen Verfahren herstellbar sein. Das Temperaturmanagement-System in dem 3D-Drucker ermöglicht es, den Bauraum homogen auf bis zu 250 Grad Celsius zu heizen, was unter anderem den Schichtzusammenhalt des jeweiligen Medizinprodukts verbessert. Mit dem Filtersystem wird der Bauraum zum Reinraum. Fehlstellen durch Fremdkörper im Bauteil lassen sich damit vermeiden. Alle Systeme für ein umfassendes Monitoring sind integriert, Dokumentation und Sicherheit sind damit während des gesamten Druckprozesses gewährleistet. Der R1 kann nahezu alle thermoplastischen Kunststoffe von PLA bis hin zu PEEK verarbeiten. Kumovis stellt auf der Formnext in Halle 12.1, Stand E29 aus.

Großformat-FDM-Druck mit faserverstärkten Filamenten: Die Berliner Firma Big Rep hat ihren Großformat-3D-Drucker Big Rep PRO verbessert. Der FDM-Drucker mit einem Bauvolumen von 1 m³ ermöglicht die Herstellung von großen Bauteilen wie Funktionsprototypen, Werkzeugen und Bauteilen für den Endgebrauch – jetzt auch mit vielen faserverstärkten Filamenten, einschließlich PA12-CF. Neu ist auch die hybride Software-Hardware-Lösung Big Rep Jumpstart, mit der die Bedienung des 3D-Druckers erleichtert werden soll. Sie kombiniert drei Funktionen: Die abnehmbare und flexible Druckbettoberfläche Switchplate entnimmt die Bauteile, Lockstage ermöglicht eine genaue, sichere Extruderbefestigung mit geringem Aufwand und schließlich stellt das MXT- Controls-System sicher, dass die entscheidenden ersten Druckschichten optimal ausfallen. Big Rep stellt auf der Formnext in Halle 12.1, Stand F01 aus.

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FDM-Druck von Luft- und Raumfahrtteilen: Die US-amerikanische Firma Markforged wird den neuen FDM-Drucker FX20 präsentieren. Er verfügt über eine beheizte Baukammer, die eine Temperatur von bis zu 200 °C aufrechterhalten kann, und ist in der Lage, Teile mit einer Größe von bis zu 525 mm x 400 mm x 400 mm zu drucken. So können beispielsweise aus dem flammhemmenden, thermoplastischen Filament Ultem 9085 in Kombination mit einer Endlosfaserverstärkung hochfeste, hitzebeständige Bauteile entstehen, die den Anforderungen der Luft- und Raumfahrt genügen. Nach Angaben von Markforged wurde der FX20 für die Skalierung einer verteilten, globalen Produktion entwickelt. Der neue FDM-Drucker soll bis zu achtmal schneller als die Standard-Druckeinstellungen der bestehenden Composite-Drucker von Markforged und druckt fast fünfmal größere Teile als der nächstgrößere 3D-Drucker X7. Markforged stellt auf der Formnext in Halle 12.0, Stand D01 aus.

Mit zweitem Laser die Produktivität verdoppeln: Trumpf präsentiert erstmals die neue Generation seiner Mittelformatmaschine TruPrint 3000. Zentrale Weiterentwicklung ist die Ausstattung mit einem zweiten 500 Watt starken Laser, was die Produktivität nahezu verdoppelt und die Teilekosten deutlich senkt. Die Option Automatic Multilaser Alignment überwacht und kalibriert während des laufenden Baujobs die Laser automatisch zueinander. Das Maschinen- und Peripheriekonzept der neuen Anlage bereitet zudem das Restpulver auf Wunsch unter Schutzgas auf. Weiterhin ist in der neuen TruPrint 3000 jetzt auch das Qualitätssicherungssystem Melt Pool Monitoring integriert. Spezielle Hochgeschwindigkeitssensoren in der Optik der Anlage überwachen dabei automatisch das Schmelzbad während des Druckvorgangs und erfassen den optischen Fingerabdruck des Prozesses. Die intelligente Auswertesoftware lässt sich mit einem Referenzbaujob trainieren und stellt anschließend Abweichungen grafisch dar. Trumpf stellt auf der Formnext in Halle 12.0, Stand D81

Lange Kunststoff-Bauteile in einem Stück fertigen: Stratasys stellt neben dem Origin-One-System und dem SAF-3D-Drucker H350 erstmals auch seinen großformatigen FDM-Drucker F770 vor. Laut Stratasys hat er von der Länge her den größten auf dem Markt erhältlichen voll beheizten Bauraum und ein Bauvolumen von fast 0,4 Kubikmetern. Der F770 druckt mit Standardthermoplasten und verwendet lösliches Stützmaterial. Es sollen Bauteile mit komplexen inneren Strukturen und mit einem Minimum an Nachbearbeitungsaufwand gedruckt werden können. Darüber hinaus erleichtere die integrierte Software Grab CAD Print das direkte Drucken aus dem CAD-Programm. Dank der Überwachung per Mobilgerät, eingebauter Kamera und über 140 Stunden unbeaufsichtigtes Drucken ist ein Betrieb rund um die Uhr auch nach Betriebsschluss möglich. Stratasys stellt auf der Formnext in Halle 12.1, Stand D79 aus.

Neue Post-Processing-Geräte

Reinigungskabine für im Metallpulverbett hergestellte Bauteile: Der Augsburger Maschinenbauer Solukon kündigt ein neues Entpulverungssystem für mittelgroße Metallbauteile an. Auch mittelgroße Bauteile, wie beispielsweise Wärmetauscher, weisen vermehrt verworrene innere Strukturen und Kavitäten auf. Damit steigen die Anforderungen an die industrielle Pulverentfernung. Das neue automatische Entpulverungssystem arbeitet mit der Smart Powder Recuperation Technologie SPR. Solukon stellt auf der Formnext in Halle 12.0, Stand A139 aus.

Support-Entfernung für das Nano-Particle-Jetting: Die israelische Firma Xjet stellt eine Nachbehandlungseinheit für Bauteile vor, die mittels Nano-Particle-Jetting auf dem Carmel M 1400-System von Xjet produziert wurden. Die SMART(Support Material Automatic Removal Technology)-Station automatisiert die Entfernung des löslichen Trägermaterials. Xjet stellt auf der Formnext in Halle 12.0 , Stand D121 aus.

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Restpulverentfernung und Oberflächenglätten in einem System: AM Solutions – 3D post processing technology, der auf automatisierte Nachbearbeitungslösungen spezialisierte Geschäftsbereich von Rösler Oberflächentechnik, stellt die Nassstrahlanlage S1 Wet für das Post Processing von 3D-gedruckten Metallteilen vor. Neben der Restpulverentfernung ermöglicht das Plug and Play-System auch die Homogenisierung und Glättung der Oberflächen. Der Nassprozess verhindert laut Rösler die Entstehung einer brenn- oder explosionsfähigen Atmosphäre durch Stäube und Späne. Daher seien keine weiteren ATEX-Maßnahmen erforderlich. Optional entfernt ein integriertes Abwasser-Recyclingsystem alle Verunreinigungen aus der aus Strahlmittel und Wasser bestehenden Aufschlämmung. Rösler Oberflächentechnik stellt auf der Formnext in Halle 12, Stand C119 aus.

Neue Verfahren

Laserauftragschweißen mit Draht und Pulver: Der Tuttlinger Hersteller von Bearbeitungsmaschinen Chiron stellt seinen 3D-Metall-Drucker AM Cube erstmals live vor. Ausgestattet mit drei Auftragsköpfen, die im laufenden Prozess gewechselt werden können, trägt der 3D-Drucker Draht wie auch Metallpulver mittels Laser auf. So sind mit nur einer Anlage zwei Verfahren für das Beschichten und die Reparatur von Bauteilen sowie für die endkonturnahe Fertigung von Halbzeugen möglich. Aufgebaut wie eine klassische Werkzeugmaschine mit kartesischem Koordinatensystem soll sich der 3D-Drucker besondere für kleine Stückzahlen sowie große Bauteile mit langen Beschaffungszeiten und hohen Materialpreisen eignen. Eine umfassende Dokumentation der Prozessdaten erfolgt mit dem Tool Data Line AM und das Erfassen des Schweißvorgangs in Echtzeit wird mit Visio Line AM realisiert. Die Chiron Group stellt auf der Formnext in Halle 12.0 , Stand A41 aus.

Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen erobert die dritte Dimension: Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT hat sein extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA für die additive Fertigung weiterentwickelt. EHLA 3D soll EHLA mit dem Highspeed-3D-Druck kombinieren und so hohe Aufbauraten, große Flexibilität und Materialvielfalt und gleichzeitig eine hohe Präzision ermöglichen. Der erste Prototyp der Anlage wurde 2019 in Zusammenarbeit mit der Ponticon GmbH aus Wiesbaden fertiggestellt. Das Konzept dafür basiert auf dem kinematischen Prinzip des Tripoden – einer Konstruktion mit drei Linearmotoren, die über Koppelstangen mit der Bauplattform, auf der das zu bearbeitende Bauteil bewegt wird, verbunden sind. Inzwischen kann die Anlage bis zu 25 Kilogramm schwere Bauteile bearbeiten – mit bis zu fünffacher Erdbeschleunigung und Geschwindigkeiten von bis zu 200 Metern pro Minute, bei zugleich sehr hoher Präzision von 100 Mikrometern. Beim herkömmlichen Laserauftragschweißen sind gerade einmal 0,5 bis 2 Meter pro Minute üblich. Das Fraunhofer ILT stellt auf der Formnext in Halle 12, Stand D41 aus.

Neue Werkstoffe

Stereolithographieharz für Feingussformen: Covestro präsentiert das neue Stereolithographie (SLA)-Harz Somos Water Shed AF für den 3D-Druck von Feingussformen. Ohne nachweisbare Konzentrationen von Antimon soll es den Feinguss von Superlegierungen auf Nickel-Basis sowie Titan ermöglichen und für ein sauberes Ausbrennen mit wenig Restasche sorgen. Das neue Harz besitzt durch seine geringe Feuchtigkeitsaufnahme eine sehr hohe Dimensionsstabilität, sodass die Feingussformen ihre Maße und mechanischen Eigenschaften auch bei variierenden Umweltbedingungen beibehalten. Laut Covestro können mit Somos Water Shed AF sehr genaue und komplexe Formen mit ausgezeichneter Oberflächenstruktur im Stereolithographie-Verfahren erzeugt werden. Seine geringe Viskosität führe dazu, dass es sich leicht verdrucken und reinigen lässt. Covestro stellt auf der Formnext in Halle 12.1, Stand C11 aus.

Serienproduktion im Multi-Material-Jetting-Verfahren: Spezialchemiekonzern Altana und 3D-Druckerhersteller dp polar präsentieren drei Cubic-Ink-3D-Druckmaterialfamilien, u.a. eine High Performance Familie mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Multimaterialfähigkeit. Erstmals lassen sich damit verschiedenste Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften sowie das Stützmaterial in einem kontinuierlichen Prozess drucken. Diese Multimaterialfähigkeit soll die Produktivität steigern, die Stückzahlkosten senken und mehr Flexibilität in der industriellen Herstellung von 3D-Druckobjekten schaffen. Die Cubic-Ink-3D-Druckmaterialien wurden für die Inkjet-AM-polar-Maschinen von dp polar entwickelt. Altana stellt auf der Formnext in Halle 12.1, Stand E39 aus.

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Elastomer-Photopolymer für das Hot-Lithography-Druckverfahren: Evonik stellt das in Zusammenarbeit mit Cubicure entwickelte Photopolymer Infinam FL 6300 L vor. Es ist das erste industriell einsatzbare Elastomer aus der Klasse der Photopolymere für das Hot-Lithography-Druckverfahren. Laut Evonik ermöglicht das hochviskose lichthärtende Polyesterharz die additive Fertigung von hochflexiblen 3D-Objekten, die eine hervorragende Tieftemperaturelastizität besitzen und bis zu einer Million dynamische Belastungszyklen aushalten sollen. Evonik stellt auf der Formnext in Halle 12.1 , Stand C69 aus.

Neue Software und Plattformen und Services

Mit nur einer Software vom CAD-System zum 3D-Drucker: Der deutsch-französische Software-Spezialist Core Technologie präsentiert eine überarbeitete Version seiner 3D-Druck-Software 4D_Additive. Durch Integration der Schnittstellen von EOS, Photocentric, HP und Volumic soll das Daten-Handling einfacher werden. Modelle aller gängigen CAD-Formate sowie triangulierte STL-Daten können laut Core Technologie eingelesen, für den Druck aufbereitet und direkt an den Drucker gesendet werden. Das überarbeitete Lattice-Modul der 4D_Additive-Software soll die Erzeugung von komplexen 3D-Gitterstrukturen innerhalb von Sekunden ermöglichen. Mit Gyroide-Mustern und Trabecular-Strukturen zur Nachbildung natürlicher Gitternetze werden neuartige Designs generiert, die die Stabilität, Spannungsverteilung und Stoßabsorption von Bauteilen optimieren können. Darüber hinaus werden mit der neuen Software-Version hochauflösende Texturen und Beschriftungen sowohl auf CAD-Modellen als auch auf STL-Daten erzeugt. Core Technologie stellt auf der Formnext in Halle 12.0 , Stand E 69 aus.

Cloudbasierter Softwaredienst für den Inkjet-3D-Farbdruck: Der japanische Hersteller von Großformat-Tintenstrahldruckern und Schneideplottern stellt für seine Inkjet-3D-Farbdrucker der 3DUJ-Serie die 3D Print prep Pro-Software vor. Die neue Plattform soll den 3D-Druckprozess vereinfachen, indem sie Anwendern hilft, ihre 3D-Dateien für den Druck vorzubereiten und zu finalisieren. Automatisch korrigiert und optimiert die abonnementbasierte Software die bei der 3D-Modellierung verwendeten 3D-Daten und sorgt dafür, dass die fertigen 3D-Druckobjekte genauso aussehen wie die auf dem Bildschirm dargestellten Objekte. Mimaki stellt auf der Formnext in Halle 12.1, Stand G21 aus.

Engineering Service für Gitterstrukturen: Die BASF-Tochter BASF 3D Printing Solutions hat unter der Marke Forward AM ihr Serviceangebot um einen speziellen Lattice-Engineering-Service erweitert. Mit ihm können Kunden Gitterstrukturen für den Kunststoff-3D-Druck erstellen lassen. Das Angebot basiert auf dem Simulationstool Ultrasim von BASF. BASF 3D Printing Solutions stellt auf der Formnext in Halle 12.1 , Stand D59 aus.

Sichere 3D-Druck-Plattform für das Ersatzteilmanagement: Zur Chemovator GmbH – dem internen Geschäftsinkubator der BASF – gehörend, präsentiert Replique seine sichere 3D-Druck-Plattform, die das Ersatzteilmanagement effizienter und nachhaltiger machen soll. OEMs können hier ihren Kunden über ein globales und dezentrales 3D-Drucknetzwerk Teile auf Abruf bereitstellen. Der automatisierte Prozess qualifiziert und verschlüsselt die Dateien, um einen einfachen und sicheren Einstieg in den 3D-Druck zu gewährleisten, ohne den bestehenden Bestellvorgang des Kunden zu verändern. Von der Auswahl geeigneter Teile für AM über die digitale Speicherung bis hin zur Produktion und Auslieferung wird der gesamte Prozess abgedeckt. Über eine API-Schnittstelle soll sich die Plattform von Replique einfach in bestehende Webshops und andere Bestellkanäle wie ERP-Software einbinden lassen. Replique stellt auf der Formnext Halle 12.1, Stand B88 aus.

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