Die Hewlett Packard GmbH, Böblingen, hat das sogenannte Multi Jet Fusion-Verfahren für den Bereich Additive Fertigung von Serien entwickelt, das einen seitenbreiten Druckkopf nutzt, wie ihn HP in einigen seiner Tintenstrahldrucker verwendet. Dieser sprüht gezielt zwei Flüssigkeiten in ein Bett aus Polyamid-Kunststoffpulver. Eine der Flüssigkeiten begünstigt die Wärmeaufnahme der Pulverkörner (Fusing Agent), die andere wirkt genau gegenteilig (Detailing Agent). Im selben Druckbalken sind starke Lampen installiert, die die Schicht aufheizen und die mit dem Fusing Agent besprühten Bereiche verschmelzen. Schließlich wird eine neue Pulverschicht auf das Druckbett aufgetragen und der Vorgang wiederholt sich.
Geeignet ist das Verfahren für:
- Die Produktion komplexer Funktionsteile in geringer Stückzahl
- Prototypen für Eignungs- und Funktionstests
- Prototypen mit mechanischen Eigenschaften, vergleichbar mit denen von Spritzgussbauteilen
- Serien kleiner Komponenten als kostengünstige Alternative zu Spritzguss
In der Praxis finden sich Beispiele, in denen Firmen die spezifischen Eigenschaften der Teile aus dem Multi Jet Fusion-Verfahren nutzen, um bestehende Produkte zu verbessern, Innovationen auf den Markt zu bringen oder auch, um ihre Kunden schneller und effizienter beliefern zu können.
Das Multi Jet Fusion Verfahren bei der Herstellung von teilbaren Rollenlagern
Die Lagerspezialisten von Bowman, Abingdon in Großbritannien, nutzen einen HP Jet Fusion-Drucker, um Dichtungen und Lagerkäfige für teilbare Rollenlager zu fertigen. Diese teilbaren Rollenlager fallen in den Bereich kundenspezifischer Speziallösungen des Unternehmens und werden dann eingesetzt, wenn eine axiale Montage des Lagers nicht möglich ist.
Früher fertigte man diese Bauteile aus Aluminium, Stahl oder Bronze, was je nach Einsatzzweck Nachteile hatte. Beispielsweise waren die Aluminiumdichtungen schwer zu montieren und beschädigten in vielen Fällen das umgebende Stahlgehäuse. Zudem neigen Rollenkäfige aus Metall zu Vibrationen, was nicht nur Lärm erzeugt, sondern auch die Lebensdauer des Lagers verringert. Darüber hinaus musste man früher gestalterische Kompromisse eingehen, denn die eigentlich notwendige optimale Geometrie ließ sich mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht herstellen. Bowman experimentierte deshalb schon früh mit additiv gefertigten Bauteilen aus einem SLS-Drucker. Diese Bauteile verwanden sich jedoch oft und zeigten zudem inkonsistente Materialeigenschaften. Mit diesem Verfahren konnte so zwar die optimale Geometrie gefertigt werden, die Bauteile waren jedoch nicht robust und zuverlässig genug, um sie in der Praxis einzusetzen.
Bowman testete daraufhin Bauteile aus einem HP Jet Fusion 3D-Drucker. Es zeigte sich, dass mit Hilfe des Materials PA11 und der HP Multi Jet Fusion Technologie Lagerringe und Dichtungen hergestellt werden konnten, die im Praxiseinsatz verwendbar waren. Das Material PA 11 eignet sich deshalb so gut, weil
- seine Verschleißfestigkeit die Montage der Lager erleichtert,
- sich seine Gleiteigenschaften positiv auswirken.
Zudem konnten die Bowman-Konstrukteure eine neue, inzwischen zum Patent angemeldete Technologie umsetzen, die eine Neugestaltung des gesamten Lagers ermöglichte. Das komplexere Design ermöglichte es, andere Komponenten der Lagerbaugruppe zu vereinfachen. Durch das neue Material und das verbesserte Design erhöhte sich die maximale Last der Lager zwischen 30 und 50 Prozent und die Lebensdauer um das Drei- bis Fünffache. Zudem sind die HP Jet Fusion Drucker so effizient, dass die Zahl der gefertigten Komponenten um das fünf- bis siebenfache höher liegt als früher.
3D-Drucker verbessern Lieferzeiten von Umleimeranlagen
Bei Biesse, einem italienischen Hersteller von Maschinen zur Möbelherstellung, geht es weniger um komplexe Formen und Serienteile, sondern um individuelle Lösungen, die sehr schnell zum Kunden gelangen sollen.
Eine der Business Division von Biesse entwickelt und fertigt Umleimeranlagen, in denen die Kanten von Möbelbauplatten automatisch mit einem Umleimer versehen werden. Dabei kommen verschiedene Klebeverfahren zum Einsatz – hier bietet Biesse neben dem üblichen „Aufbügelverfahren“ das Air Force-Verfahren, bei dem heiße Druckluft genutzt wird, um den Umleimer zu verkleben. Die Palette der Anlagen reicht von kleinen halbautomatischen Anlagen bis zu vollautomatischen Umleimermaschinen für Großserien, die sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen. Je nach Anlage und Geometrie des Umleimerprofils werden unterschiedliche Stützen, Kanäle und Leitschienen benötigt, die das Unternehmen individuell auf den Kunden ausrichtet. Diese fertigt Biesse inzwischen auf HP Jet Fusion Druckern, was zu signifikant kürzeren Lieferzeiten führte.
Biesse arbeitet schon seit den späten 90er-Jahren mit 3D-Druckern, ursprünglich vor allem im Bereich der Prototypenfertigung in der Konstruktion. Doch die Teile aus der HP Jet Fusion 4200 Anlage erwiesen sich als so robust, dass immer mehr Kleinserienteile gedruckt statt in herkömmlichen Verfahren gefertigt werden. Oft ist das Teil schneller 3D-gedruckt als die Einrichtung der NC-Fräsmaschine für die konventionelle Fertigung dauert. Es erwies sich, dass sich Teile unter 200 Gramm und in Losgrößen bis 100 Stück im HP-Drucker preiswerter fertigen lassen als in der Spritzgussmaschine. eve
HPs Digital Manufacturing Network Partner Materialise erklärt das Multi Jet Fusion Verfahren in einem Kurzvideo
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71034 Böblingen
Tel.: +49 7031 4507000
E-Mail: firmen.kunden@hp.com
Website: www.hp.com
TippWhitepaper „3D-Druck“ von HP
Die HP-3D-Drucker-Familie umfasst fast ein Dutzend Geräte für die unterschiedlichsten Anforderungen: Schwarzweiß- oder Vollfarbdruck, kleinere oder größere Stückzahlen, harte und elastische Bauteile. Das Whitepaper beschreibt Technik, Eigenschaften und Möglichkeiten der HP Jet Fusion 3D-Drucker und wie es möglich wird, additive gefertigte Bauteile und Baugruppen in Serie zu fertigen.
