alphacam GmbH alphacam austria GmbH · Agenda alphacam Leichtbau Potenzial bei der additiven Fertigung mit FDM Prototyping – Vorrichtungen – Endprodukte Weltweite Bauteil Wiederholgenauigkeit

alphacam GmbH

Erlenwiesen 16

D-73614 Schorndorf

Tel. +49 (0)7181-9222-0

www.alphacam.de

alphacam austria GmbH

Handelskai 92

Gate 1 / 2. OG / Top A

A-1200 Wien

Tel. +43 (0) 1 3619 600-0

www.alphacam.at

alphacam swiss GmbH

Bahnhofstr. 5

CH-9443 Widnau

Tel. +41 (0) 71 775 82 40

www.alphacam.ch

alphacam

1992 gegründet

J.R. Galli

Michael Junghanß

Agenda

alphacam

Leichtbau Potenzial bei der additiven Fertigung mit FDM

Prototyping – Vorrichtungen – Endprodukte

Weltweite Bauteil Wiederholgenauigkeit

Q & A

Michael Junghanß

Geschäftsführender Gesellschafter

[email protected]

alphacam

80 Angestellte

3D Drucker Vertrieb

TEILEFABRIK

CAD/CAM

Siemens PLM Partner

alphacam & Stratasys

1993 Start der

Zusammenarbeit

über 2000 verkaufte professionelle 3D

Drucker

These

“Wir produzieren Kunststoffteile!”

Additive Manufacturing mit FDM ist der dritte Weg zur

Herstellung von Kunststoffteilen

Die Grenze ist nur die Vorstellungskraft und das persönliche

Konstruktionsvermögen

Kunststoff Werkstoffpyramide

Styrole

ABS, ASA

Polycarbonat

PC

Polyamide

PA 12

Polyphenylensulfon

PPSU

Polyacetale

POM

Polyacetale

PEEK

Silikon

Si

Phenol

PF

Epoxyde

EP

Polyetherimid

PEI (Ultem)

Funktionsprinzip FDM

Thermoplaste

Support

Modellmaterial

1Kanister

Düsen

Material-

draht

Antriebsrollen

Heizelemente

Supportmaterial

1Kanister

Material-

draht

Bauplattform

Prototyping

Instrumententafel

Leichtbau mit FDM in 3

Stufen

Voreingestellt auf Knopfdruck im 3D Druckertreiber

Individuell angepasst im 3D Druckertreiber

Konstruktiv im CAD im Wissen um die technologischen

Möglichkeiten von FDM

4 Dinge

sind wichtig zu wissen über FDM von

Stratasys

45°

bis zu 10mm Spaltüberbrückung

“hands free” auswaschbare Stützen

Einlegeteile

Leichtbau Potenzial

Würfel 75mm Kantenlänge

Baustiel Materialvolumen Bauzeit

•Solid 100% 100%

•Sparse DD 48% 47%

•Hexgonal 31% 74%

•Sparse 30% 31%

•Customs 26% 29%

vorher

Modellschriftzug

Varianten aus FDM

AM bei BMW

im Vorrichtungs-Bau

AM bei BMW

das Resultat > 60% leichter

Topologie Optimierung

Software: Inspire/SolidThinking, Rhinoceros T-Splines-Plug in

Produktion: alphacam mit FDM

Gewicht: 12 kg, davon 4 kg 3D-Druckteil

Achsenabstand: 1150 mm Spurbreite: 800 mm Räder: 20 Zoll

Geschwindigkeit: 30 km/h

Studierendenteam: Marcus Hackner,

Marius Rosenthal, Andrej Jefimov,

Thyll Niebergall, Tobial Brambor,

Lena Poiolek

Foto HAWK, Mark Giesler und Kevin Momoh

Die wahre Geschichte

von visatec

Wenn AM im Engineering gelebt wird

Wenn AM einfacher ist als aus dem Katalog zu bestellen

Wenn AM-gerecht konstruiert wird

Unterwasser-“Staubsauger”

ABS ersetzt Edelstahl-Konstruktion

FDM Teil wird zum Verbrauchsartikel – “Staubsaugerbeutel”

Strahlungsresistenz von ABS ist ähnlich wie Edelstahl

Deutlich schnellere Eigenproduktion nach Bedarf

Einfacher unter Wasser zu shreddern und zu pressen

90% Kostenreduzierung in der Fertigung und bei der

Entsorgung von radioaktivem Abfall

Unverlierbare Baugruppen

Vorschrift in der Atom-Industrie, bei

Aerospace und ???

bisher: Sicherung der Sicherung durch

sichern

Mit AM: clever konstruiert und als bewegliche

Baugruppe in FDM gebaut

Über 2/3 Zeitersparnis in Fertigung und

Montage

Endprodukte

Schutzkappe mit metrischen Gewinde 32 x 1

Zahnriemenrad für die Kamera Verstellung

Additive Manufacturing

die Reihefolge macht’s

additiv Denken

additiv Konstruieren

additiv Fertigen

Additive Manufacturing

Geschäftsmodelle

klassisch die “Teilefabrik” – der Dienstleister

Web basierend “fabberhouse” – der Kunde ist beteiligt

= Industrie 4.0??

Advanced Digital Manufacturing Center – weltweiter

Fertigungsverbund

TEILEFABRIK

Additive Herstellung von Bauteilen in den unterschiedlichsten

thermoplastischen Materialien als Dienstleistung

Ausstattung:

- Europas modernster FDM-Maschinenpark

- 50 FDM-Maschinen, darunter 11 FORTUS 900mc

- große Bauteile (Bauraum 914 x 610 x 914 mm)

- 5 Polyjet Anlagen

- Oberflächenveredelung

Einsatzgebiete:

Anschauungsmuster, Funktionsprototypen,

Vorrichtungen, Endprodukte auch in größeren Stückzahlen,

Test der FDM-Technologie, Kapazitätserweiterung

www.Teilefabrik.de www.fabberhouse.de

http://www.teilefabrik.de/

http://www.fabberhouse.de/

3D-Printinting for everybody

Lösung für jeden, der 3D-Daten in eigener Regie in Kunststoffteile verwandeln möchte

Charakteristik

- 3D-Printdaten mit Druckertreiber einfach selbst erstellen

- 3D-Printdaten an fabberhouse hochladen und sofort Angebot erhalten

- Online bezahlen – Produktion startet zu einem garantierten Zeitpunkt

- Prozessschritte im WEB verfolgbar

- Nutzung unabhängig von Ort und Zeit

- pro cm³ verbautem Material nur € 0,49 inkl. MwSt.

- kein Mindestumsatz

- neun Baufarben nach Farbkalender

- langlebiger Thermoplast ABS

- professionelle FDM 3D Drucker

Beispiel

Bestellung 30 Satz am Freitag 14.08.

23 Satz versendet am 18.08.

7 Satz versendet am 19.08.

Bestellung 10 weitere Sätze am 28.08.

versendet am 02.09.

Preis pro Satz € 52,77

Advanced Digital

Manufacturing Centers

Weltweiter Fertigungsverbund mit Produktionsstätten in

USA 6x

Canada

Europa 4x

China 2x

Japan

Australien

Alle Maschinen sind vernetzt und die Kapazitäten sind

sichtbar

Display einer Fortus FDM Anlage

• Die Anlage kennt sich

• Der Printdatensatz steuert den

Prozess

• Proprietäres Material, rückverfolgbar

bis zum Granulat

• 1 Person für 20 Anlagen

Wo findet die Wertschöpfung statt?

Blick in die TEILEFABRIK

Blick in die Zukunft?

Industrielle additive Fertigung

mit dem freeformer

Herbert Kraibühler

Zahlen, Daten, Fakten

• Mitarbeiter:

~ 2.500 weltweit

~ 2.050 Deutschland

• Konsolidierter

Umsatz 2014:

548 Mio. Euro

• Exportanteil:

~ 60 Prozent

• Eigenfertigungsanteil:

> 60 Prozent

Das Familienunternehmen

2 © Copyright by ARBURG 2015-10 / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress

Zentrale Produktion in

Loßburg / Schwarzwald

mit rund 146.000 m²

Leistungsspektrum

• Hightech-

Spritzgießtechnik

- 125 bis 5.000 kN

Schließkraft

- 0,001 bis 2.583 g PS

Schussgewicht

• Robot-Systeme und

Turnkey-Projekte

• Anwendungs-

technische Beratung




ARBURG ist in additive Fertigung eingestiegen

• Neues Verfahren:

ARBURG Kunststoff-

Freiformen (AKF)

• Funktionsteile ohne

Werkzeug herstellen

• Kleinserien und

Einzelteile effizient

produzieren

• Neues Produkt:

freeformer


Intention

Marktanforderungen verändern sich


Kurze

Produktlebens-

zyklen

Rasante

technische

Entwicklung

Wunsch nach

individuellen

Produkten

Zunehmende

Varianten-

vielfalt

Lösung: Industrielle additive Fertigung

Ohne Werkzeug, direkt aus 3D-CAD-Daten produzieren

Intention


„Software“:

Schichtweise

Geometrie-

zerlegung

„Hardware“:

Schichtweise

Geometrie-

erzeugung

Fertiges

Bauteil

Ausgangsbasis:

3D-CAD-Daten

(STL-Files)

Verfahrensprinzip AKF

Technik: freeformer und

Kunststoff-Freiformen


Aktor taktet

Düsenverschluss

Materialaufbereitung

mit Schnecke wie beim

Spritzgießen Düsenverschluss

Ausgangsbasis:

Qualifiziertes

Standardgranulat

Austrag einzelner

Tropfen an der

Düsenspitze

Materialreservoir

zwischen Schnecke

und Düsenspitze steht

unter Druck

x

y

Bauteilträger

bewegt Teil z

Animation freeformer.wmv



Emissions-/ rückstandsfreie Materialverarbeitung

• Zwei Materialien oder

Farben kombiniert

verarbeiten

• Wasserlösliche

Stützstruktur aus

besonderem Material*

• Hart-Weich-Verbund


* BASF Material auf Basis von Polyvinylpyrolidon

Materialaufbereitung wie bei Spritzgießmaschine

• Verwendung von

qualifizierten

Originalwerkstoffen

• Trocknung je nach

Material erforderlich

• Ergebnis: Hohe

Materialverfügbarkeit

und kostengünstiger

Materialeinsatz




Materialien und Eigenschaften

Status der momentan qualifizierten Materialtypen

• ABS, PC, PA12 (amorph), TPE

• PA6 und PP in Entwicklung

• Offenes System

- Prozess individuell optimierbar

- Materialien selbständig qualifizierbar

• Grenzen

- Verarbeitungstemperatur

aktuell max. 300 °C

- Temperaturbeständigkeit

des Materials


Bild: Bauteil für Materialqualifizierung


Homogener, dichter Schichtaufbau

• Tropfen-/Düsengröße

bestimmt Struktur

der Oberfläche

• Material und Füll-

strategie bestimmen

Dichte des Teils

• Parameter wie

Bauraumtemperatur

beeinflussen

mechanische

Eigenschaften



Zugfestigkeit im Vergleich zu Spritzteilen: ~ 80 %*


1 mm

additiv gefertigt

gespritzt

* Wert abhängig von Material und Orientierung

Vom Einzelteil bis zur Kleinserie

Anwendungen in der Praxis


60 Stk. Halter für LED Lampen

Material: ABS

Schichthöhe: 0,21 mm

Bauzeit: ca. 14 h

Schlüsselanhänger mit Gelenk

Material: ABS


Bauzeit: ca. 1 h

Integrierte Funktionen – Designfreiheit



Schlauchschelle mit

Gelenk und Schnappnase

Material: PA oder PC

Schichthöhe: 0,27 mm, Bauzeit : ca. 4,5 h

Kette mit beweglichen Gliedern

Material: ABS


Bauzeit: ca. 8 h


Mehrkomponententechnik

Würfel mit Scharnieren

Material: ABS + TPE (80 Shore)


Bauzeit: ca. 1 h

Greifer mit Dichtlippe

Material: ABS + TPE (80 Shore)


Bauzeit: ca. 9,5 h

Integrierter

Medienkanal


Komplexe Geometrien mit Stützstrukturen



Faltenbalg

Material: TPU (80 Shore)


Bauzeit: ca. 2,5 Stunden

Gehäuse

Material: ABS


Bauzeit: ca. 5 Stunden

Wasserlösliche

Stützstruktur aus

besonderem Material*

* BASF Material auf Basis von Polyvinylpyrolidon


Großserienartikel durch Details individualisieren


Büroschere

Material: PP


Bauzeit: 1 Minute für Individualisierung

Lichtschalter-Wippe

Material: ABS + TPU


Bauzeit: 5 Minuten für Individualisierung

Fazit und Ausblick

AKF ist spannendes Zukunftsthema

• AKF gefertigte Teile haben gute

mechanische Eigenschaften

• Im Vergleich zum Spritzgießen

- Verzug und Spannungen gering

- Extreme Wandstärken-

Dicken-Verhältnisse möglich

- Funktionsteile einfach herstellbar

• Voraussetzung: Beschäftigung

mit Technologie

• Offenes System – individuelle

Einstellung und Qualifizierung


Industrielle additive Fertigung

mit dem freeformer

Herbert Kraibühler

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