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Additive Fertigung

Die generative Fertigung bietet die Möglichkeit, wirtschaftlich eine hohe Variantenvielfalt sowie eine hohe Produktkomplexität zu erzeugen. Die Nutzbarkeit generativer Fertigungsverfahren im Prototypenbau ist vielen Unternehmen der Massivumformung bereits bekannt, ebenso wie das Auftragsschweißen von Schmiedegesenken. In einer Studie des Industrieverbands sind die Möglichkeiten des Einsatzes additiver Verfahren für die Massivumformung untersucht worden und haben in der Branche schon erste Anwendungen hervor gebracht. Exemplarisch sind hier einige Beispiele für mögliche Anwendungen dargestellt:

  • Protoypen aus Kunststoff:

Schon seit Jahren wird das Rapid Prototyping, die additive Herstellung von Bauteilen eingeschränkter Funktionalität für Prototypen oder Versuchsteile eingesetzt. Von maßgeblichem Interesse sind Geometrie und Haptik bei RP-Teilen. Das RP-Teil muss nicht im Serienmaterial gefertigt sein und muss auch nicht fertigungsgerecht im Sinne des Serienfertigungsverfahrens ausgelegt sein.

  • Hybride Bauteile:

Bei der hybriden Bauteilfertigung wird additiver Fertigung in Kombination mit einem weiteren, konventionellen Fertigungsverfahren - hier das Schmieden- durchgeführt. Grund dafür ist vor allem eine deutliche Zeit- und damit Kosten-reduzierung im Vergleich zu einem komplett additiven Aufbau. Nach heutigem Stand der Technik ist der wirtschaftlich sinnvolle Einsatz für das Beispiel allerdings nicht gegeben. Allerdings bieten sich Möglichkeiten der Optimierung der Bauteilgeometrie und damit der Reduzierung des zu erzeugenden Volumens z.B. durch die Topologieoptimeirung. Hinzu kommt die Möglichkeit von Materialkombination durch die Hybridfertigung, was ggf. weitere Anwendungsfälle zulässt. Betrachtet man die gesamte Prozesskette, könnte sich auch ein Kostenvorteil durch durch die Kombination von additiver (Laser-Pulver-Auftragschweißen) und spanender Fertigung (5-Achs-Fräsen) in einem Bearbeitungszentrum ergeben.

Beispiel Planetenträger:

 

 

Quelle: IWU, Chemnitz, Abschlussbericht IMU Studie 52
  • Umformwerkzeuge wie Gesenke, Matrizen, Stempel:

Mit dem Einsatz additiver Verfahren in der Werkzeugfertigung für die Massivumformung sind trotz der deutlich höheren Kosten der Werkzeugherstellung eine Reihe von positiven Effekten zu erwarten. Konturnah temperierte Schmiedewerkzeuge erreichen schneller ein thermisches Gleichgewicht (eingeschwungener Zustand) und verkürzen so den Produktionsanlauf und verringern die Ausschusszahlen. Generell herrschen konstantere Prozessbedingungen, was sich in einer gleichmäßigeren und verbesserten Maßhaltigkeit der Schmiedeteile widerspiegelt. Die additive Werkzeugfertigung bietet zudem die Möglichkeit, Sensorik konturnah in Werkzeuge zu integrieren. Der Schmiedeprozess und der Zustand des Werkzeuges können so genau überwacht und dokumentiert werden. Hierzu fehlt es für die Massivumformung aktuell noch an Daten und bereits umgesetzten Anwendungsbeispielen. In Verbindung mit einer neuartigen, belastungsgerechten Werkzeuggestaltung (Volumenreduzierung) sind wirtschaftlich sinnvolle Einsatzszenarien durchaus realistisch.

Quelle: IWU, Chemnitz, Abschlussbericht Studie 52
  • Hilfsmittel/Maschinenteile:

Auch bei Hilfsmittel und Maschinenteilen ist der Einsatz von additiven Verfahren zur Kostenreduzierung und Verbesserung der Bauteilfunktionalität sinnvoll möglich, was am Beispiel einer Sprühplatte verdeutlicht wird. Durch die Gewichtsreduzierung ist nicht nur eine höhere Taktzeit zu erwarten, sondern durch die optimierten Sprühkanäle und Düsengestaltungen ist ein sehr viel effizienteres Sprühe und Kühlen und damit eine Standmengenerhöhung zu erzielen.

Quelle: IWU, Chemnitz, Abschlussbericht Studie 52