Neue Anwendungen in der additiven Fertigung

Martin Bullemer, Geschäftsführer der AMCM erklärt: «AMCM vereint in einzigartiger Weise sowohl Laser- als auch Maschinenbau-Know-how mit direktem Zugang zu der bewährten Prozess-Expertise von EOS, die den Massstab für den metallbasierten 3D-Druck setzt. Das Team besteht aus Ingenieuren mit zum Teil jahrzehntelanger Erfahrung im Sondermaschinenbau und AM-Profis. AMCM versteht von den Systemanforderungen über das Teiledesign bis hin zur Materialentwicklung, was den Erfolg in der Additiven Fertigung ausmacht.»
In den letzten drei Jahren seit Gründung konnte AMCM viele spannende und wegweisende Applikationen für seine Kunden realisieren. Begonnen hat es zunächst mit ersten Anpassungen von Systemen aus dem EOS-Portfolio nach Kundenanforderungen. Die AMCM M 290 1KW war das erste Produkt resultierend aus einer Adaption der bereits seit vielen Jahren sehr erfolgreichen EOS M 290 an eine erhöhte Laserleistung von 1 kW. Damit wurden unter anderem für anspruchsvolle Kupferanwendungen weitere Möglichkeiten eröffnet.

Holt das Beste aus Kupfer
Bei Werkstücken wie zum Beispiel Induktoren, Wärmetauschern oder Statoren im Bereich der E-Mobility kann mit der AMCM M 290 1KW durch die Kombination von grossem Bauraum und einem feinen 80 µm Spot sichergestellt werden, dass auch bei grösseren Kupferbauteilen feinste Strukturen wie zum Beispiel komplexe Kühlkanäle erzeugt werden können – damit ist sie perfekt auf die Anwendung abgestimmt. Bei diesen Reinkupfer Anwendungen erzielt die AMCM M 290 1KW, in Verbindung mit den richtigen Prozessparametern, eine elektrische Leitfähigkeit von 100 Prozent IACS (International Annealed Copper Standard). Kunden wie 3T Additive Manufacturing Ltd als Teil der BEAMIT-Gruppe und FKM Sintertechnik GmbH sind damit in der Lage, hoch effiziente Bauteile herzustellen.
Durch die Verwendung der bewährten Infrarot-Faserlasertechnologie hat der Kunde den grossen Vorteil, flexibel noch weitere Werkstoffe auf der Anlage verarbeiten zu können. Optional kann das System auch mit zwei 1-kW-Lasern ausgestattet werden. AMCM kann über EOS auf validierte industrieerprobte Prozesse zurückgreifen.

Haarfeine Strukturen – optimale Diagnose
Es folgte die Adaption der EOS M 290 für feinste Anwendungen mit einer möglichst kleinen Spotgrösse und maximaler Bauteilgrösse. Ausgangspunkt waren die Anforderungen von Dunlee für die Herstellung von Anti-Scatter Grids.
Mit dem AMCM M 290-Upgrade können Wandstrukturen von 100 µm erzeugt werden. Die ideale Kombination von feinsten Spotgrössen und der möglichen Bauteilgrösse von 135x220 mm erlaubt das anspruchsvolle Design der Anti-Scatter Grids auf neuartige und optimierte Weise zu fertigen. Mit einer speziellen Software optimiert auf das refraktive Wolfram, lassen sich problemlos Gitter in reproduzierbar gleicher Qualität erzeugen. Anti-Scatter Grids sind Streustrahlenraster, die vom Körpergewebe des Patienten abgelenkte Röntgenstrahlen absorbieren und damit den Kontrast und die Genauigkeit von Röntgenaufnahmen verbessern. Dieses hochgenaue Verfahren spielt auch bei der Diagnose von spezifischen Lungenveränderungen bei Covid-19-Patienten eine grosse Rolle.

Weniger ist mehr
Auch für die Herausforderungen bei zum Beispiel Satelliten oder Flugzeug-Antennen ist das AMCM M 290-Upgrade hervorragend geeignet und wurde in enger Partnerschaft mit den Kunden auf die speziellen Anforderungen optimiert. Es können zum einen komplexe, innenliegende Strukturen und zum anderen feinste Gitterstrukturen, die eine deutliche Materialeinsparung zulassen und damit eine leichtere Bauweise ermöglichen, 3D-gedruckt werden. Die kurzfristige Anpassung des Prozesses an Designänderungen, ein geringerer Montageaufwand durch das Drucken der Teile an einem Stück und die einfache Realisierung komplexer Geometrien verkürzen die Zeiten bis zur Markteinführung und verringern die Herstellkosten.

Revolution im Weltall
Die Nachfrage nach einem noch grösseren Bauraum vor allem aus der Luftfahrtindustrie führte zu der Entwicklung der AMCM M 450 – hier wurde eine Vergrösserung des Bauvolumens gegenüber der EOS M 400 um 25 Prozent realisiert. Für die speziellen Anforderungen der Raumfahrtindustrie war das zum Teil noch nicht ausreichend. Neben dem vergrösserten Bauraum in X- und Y-Richtung spielte hier vor allem die Vergrösserung der Z-Achse eine grosse Rolle. Daraus entstand das grundsätzlich neue Maschinenkonzept der AMCM M4K.
In enger Zusammenarbeit mit Launcher, einem US-amerikanischen Raumfahrtunternehmen, entstand die AMCM M4K, die weit über eine Adaption der EOS 400 hinausging. Die Bauraumgrösse wurde um einen Faktor 3,5 auf 450x450x1000 mm vergrössert. Mit einer innovativen Achsenauslegung wurde die Systemhöhe so klein wie möglich gehalten.
Die AMCM M4K erlaubt es unter anderem Brennkammern des Raketenantriebs und die Einspritzdüse an einem Stück mit einer Bauteilhöhe von 1000 mm 3D zu drucken. Im Ergebnis bedeutet das verbesserte Antriebssysteme, die weniger Treibstoff verbrauchen und grössere Nutzlasten tragen können. AMCM trägt mit seinem AM-System zur Revolutionierung der Raumfahrtindustrie bei.

Tabletten unter Druck
Im Healthcare-Bereich gibt es eine einzigartige Kooperation mit dem Innovation Center des Wissenschafts- und Technologieunternehmens Merck aus Darmstadt. Hier wird ein System mit CO2-Laser von Grund auf neu gedacht und konstruiert, um die Herstellung von Tabletten im 3D-Druck zu ermöglichen – basierend auf pulverförmigem Ausgangsmaterial, das sowohl pharmazeutische Wirkstoffe als auch Hilfsmittel enthält. Dadurch könnte ein neuartiger, vereinfachter und beschleunigter Prozess in der klinischen Entwicklung von Medikamenten in Tablettenform realisiert werden. Darüber hinaus ist eine flexible und nachhaltige lokale Tablettenproduktion entsprechend den spezifischen Marktanforderungen sowie die Anpassung an die Bedürfnisse der Patienten vorstellbar. Merck wird mit dem AMCM-System in der Lage sein, GMP-konforme (Good Manufacturing Practice) Tablettenformulierungen zu entwickeln und in einem ersten Schritt Prüfmaterialien für klinische Studien zu produzieren. Später sollen auch kommerzielle Herstellungsdienstleistungen angeboten werden.
Martin Bullemer betont: «Der Ausgangspunkt für jedes Projekt bei AMCM ist die Anwendung des Kunden und das Ziel ist eine AM-Fertigungslösung, die zu 100 Prozent und ohne Kompromisse zu der Anforderung passt.» AMCM stellt mit seinem Team sicher, dass die Grenzen des Machbaren über Wellenlängen und Scanner-Strategien hinweg ausgereizt werden können. Dabei geht es um die Anpassung der Prozesse unter anderem durch die Verwendung neuer Laser, angepasster Heizkonzepte und unterschiedlicher Spotgrössen, aber auch um modifizierte Bauraumgrössen. AMCM begleitet seine Kunden als verlässlicher Partner bei der Erschliessung neuer Anwendungsfelder.

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