TRUMPF verbaut mittels Laser Metal Fusion (LMF) gedruckte Serienbauteile bereits in unterschiedlichen Maschinen wie beispielsweise der Linsenhalter (Länge: 50 mm) in der Schneideinheit der Laserschneidmaschine TruLaser 5030.

Wachsendes Potenzial für Zulieferer

TRUMPF Schweiz AG

Mit Systemen für das Laser Metal Fusion, persönlichem Consulting und Anwender-Workshops bietet Trumpf ein umfassendes 3D-Druck-Port­folio. Inwiefern profitieren davon auch kleinere Fertigungsbetriebe?

Dies und mehr beantwortet Erik Schroeder, Consultant Additive Manufacturing bei Trumpf.

Sie haben 2020 ihr Metalldruck-Portfolio auf vier Maschinen und zwei Pulvermanagement-Systeme erweitert. Ist der 3D-Druck in der MEM-Branche angekommen?
Das Laser Metal Fusion (LMF) hat sich in den letzten Jahren deutlich weiterentwickelt und wird im Prototypenbau vielerorts eingesetzt. In der Serienfertigung variiert die Verbreitung je nach Applikation und Industriezweig – einige Industrien sind ein bisschen schneller als andere. Fest steht, dass die erweiterten Gestaltungsmöglichkeiten und die kontinuierliche Optimierung der Verfahrensproduktivität laufend neue Anwendungen generieren.

Eignet sich das LMF-Verfahren auch für Maschinenbau-Zulieferer?
In den Entwicklungsabteilungen entstehen immer mehr LMF-Designs und resultieren in steigenden Anfragen bei Zulieferern.
Um darauf reagieren zu können, empfiehlt sich ein frühzeitiger Einstieg in die Technologie. Gemäss Swissmem werden Kons­trukteure und Polymechaniker jetzt auch in der Konstruktion von LMF-Bauteilen ausgebildet.

Für welche Komponenten wird LMF eingesetzt?
In der Luft- und Raumfahrt sind es Bauteile, die statischer oder dynamischer Belastung ausgesetzt sind und leicht sein müssen. Im Werkzeug- und Formenbau sind es Teile, die über eingebrachte Kühlstrukturen oder integrierte Funktionen verfügen. In der Medizin- und Dentaltechnik geht es oft um patientenindividuelle Implantate mit Besonderheiten wie Gitterstrukturen.

Wie sieht es im Maschinen- und An­lagenbau aus?
Hier sind es oft kleinere, filigrane oder komplexe Baugruppen, die über ein Re-Design zu einem LMF-Bauteil zusammengefasst werden. Ein Beispiel ist der Linsenhalter, den wir bei TRUMPF in Serie produzieren. Dieser wird auf einer TruPrint 1000 Multilaser gefertigt und in den Schneideinheiten unserer 2D-Laserschneidmaschinen eingebaut.

Wie lange dauerte es bis zur Serien­reife?
Ende 2017 wurde der Linsenhalter in einer internen LMF-Schulung als potenzielles 3D-Druck-teil identifiziert. Nach tiefgrün­diger Analyse der bestehenden Baugruppe entschieden wir uns, diese in einem LMF-Bauteil zu vereinen. Die Entwicklung wurde von unseren AM-Experten von der ersten Skizze über die CAD-Konstruktion bis hin zu den Praxistests begleitet. Daraus gewonnene Erkenntnisse resultierten in kleinen Änderungen der Geome­trie. Ein Jahr später wurde der Linsenhalter in die Serienproduktion eingeführt.

Hat sich der Aufwand ausgezahlt?
Mit dem Re-Design ist es uns gelungen, die Anzahl der Komponenten von vier auf eins und das Volumen um über 60 Prozent zu reduzieren.
Durch die Integration mehrerer Funktionen erübrigen sich diverse Montageschritte – so wird die Linse heute einfach via Clipverbindung angebracht. Ausserdem gleicht ein integriertes Festkörpergelenk mögliche Toleranzen zwischen Führung und Antriebsspindel aus und vermeidet ein Verklemmen bei der Bewegung. Alle generierten Mehrwerte wurden ohne Erhöhung der Produktionskosten erreicht.

Was war ausschlaggebend für den Erfolg?
Solche Anwendungen erfordern ein Umdenken in der Konstruk­tion. Sich mit dem Verfahren, dessen Vorteilen und Restrikti­onen vertraut zu machen, ist notwendig. Die bei TRUMPF intern vermittelten Grundlagen und die enge Projektbegleitung unserer Berater hatten dabei eine bedeutende Rolle gespielt.

Stellt der Linsenhalter eine Ausnahme dar?
Nein. Wir fertigen bei TRUMPF bereits sechs LMF-Bauteile in Serie, die über strömungsoptimierte Kühlstrukturen oder integrierte Funktionen verfügen.

Wie kommen kleinere Fertiger zu industrietauglichen Applikationen?
TRUMPF bietet Consulting und Schulungen vom Einstieg in die Additive Fertigung über die Bauteileidentifikation und -gestaltung bis hin zur seriellen Umsetzung an. Mit diesem Service unterstützen wir Einsteiger, die Wissen aufbauen oder das Potenzial des 3D-Drucks in ihrem Unternehmen analysieren möchten. Dabei zeigen wir auf, inwiefern LMF neue Möglichkeiten in der Entwicklung schafft und was es bei der Konstruktion zu berücksichtigen gilt. Im Fokus kann eine einzelne Komponente, eine Abteilung oder eine ganze Firma stehen.

Der Know-how-Aufbau scheint zentral zu sein …
… nur wenn Entwickler, Fertiger und Einkäufer usw. sich mit dem Verfahren auseinandersetzen und die Potenziale erkannt haben, entstehen wirtschaftliche LMF-Bauteile oder neue Geschäftsmodelle.

Ihr Motto auf der INNOTEQ.DIGITAL lautet Power of Choice. Was steht dahinter?
Als TRUMPF betonen wir damit die Vielfalt und Flexibilität des ­Lasers. Damit lässt sich fast jedes Fertigungsverfahren hochwertig, verschleissfrei und ressourcen-schonend realisieren: vom LMF und Laser Metal Deposition über das Laserschweissen und -schneiden bis hin zum Lasermarkieren. Viele Fertiger erachten es als Vorteil, mehrere Bearbeitungsver­fahren durch einen Maschinenhersteller abzudecken. Nicht zuletzt auch wegen der digitalen Vernetzung, zu der wir auch Lösungen, unter anderem mit Werkzeugmaschinen, präsentieren.

Apropos verfahrensübergreifende Fertigung: Wie lässt sich LMF mit anderen TRUMPF-Technologien kombinieren?
Unsere Technologien lassen sich an verschieden Stellen kombinieren. Im Vorrichtungsbau können zum Beispiel dank LMF bessere Ergebnisse beim Laserschweissen erzielt werden.
So erlaubt ein 3D-gedruckter Halter beispielsweise nicht nur die Positionierung der anzuschweissenden Blechteile, sondern – durch die innenliegenden Kanäle – auch die Führung des Schutzgases bis zur Nahtwurzel und die Kühlung der Fügeteile während des Schweissprozesses. Weitere Anwendungsbeispiele im Bereich Lasermarkieren erfahren Besucherinnen und Besucher in unserem virtuellen Showroom auf der Innoteq.

Herr Schroeder, vielen Dank für Ihre Ausführungen.

 


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