Konzept Simultandruck für großformatige Teile

Serienfertigung im 3D-Druck

Ein 3D-Drucker mit zwei Extrudern, die parallel geführt werden und so zwei gleiche Bauteile gleichzeitig herstellen, kann die Druckzeit halbieren und den Aufwand für das Einrichten senken. Diese Basisidee soll vor allem die Serienfertigung sehr großer Teile wirtschaftlicher machen.

Statt einer Druckdüse werden hier zwei Düsen parallel verfahren und gleichzeitig zwei Objekte gedruckt. Das große Druckbett bietet hierfür ausreichend Platz. (Alle Bilder: Piccos 3D World)

3D-Drucker eignen sich aufgrund ihres freien Bauraums ideal für das schnelle Prototyping. Geht es allerdings um die „echte“ Fertigung, ist das eher langsame Druckverfahren häufig nicht wirtschaftlich, besondere bei größeren Teilen, deren Produktion auch mehr als 100 Stunden dauern kann. Ein neues Konzept, der Simultandruck mit dem Drucker Deltatower Bigfoot L2016 Simultan, könnte hier einen deutlichen Fortschritt bringen. Zwei Extruder arbeiten parallel und können so zwei Teile gleichzeitig produzieren. Statt wie sonst üblich wird statt des Druckbetts der Druckkopf verfahren. Die Bauraumgröße eignet sich 700 x 700 x 1200 Millimeter auch für großformatige Komponenten – oder die simultane Fertigung von Produkt-Zwillingen.

Grundlage der neuen Technik ist ein stabiles Gerüst aus Aluminium-Linearführungen, in dem sechs Haltearme die Druckdüse, das Hotend, entlang der dreidimensionalen Objektkontur bewegen. Um Effizienz und Durchsatz zu erhöhen, wurde die eigentliche Druckeinheit jedoch modifiziert und durch zwei Extruder mit einem Abstandshalter ersetzt. Während des Produktionsvorgangs folgen beide Hotends auf diese Weise dem gleichen Weg, allerdings mit einem definierten räumlichen Versatz, so dass zeitgleich zwei Ausführungen des geplanten Objekts nebeneinander in die Höhe wachsen und sich beispielsweise Kleinserien in der Hälfte der Zeit realisieren lassen.

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Präzision auch bei hohen Objekten

Die 700 x 700 Millimeter große Trägerfläche des Druckers bietet dazu ausreichend Platz. Darüber hinaus können dank der maximalen Bauraumhöhe von 1200 Millimeter auch sehr lange beziehungsweise hohe Werkstücke erstellt werden. Bislang gibt es nach Angaben des Unternehmens Piccos 3D World, das diese in der Schweiz gebaute Anlage in Deutschland exklusiv vertreibt, eine ähnliche Art der Simultanfertigung nur für sehr kleine Abmessungen mit Bauraumgrößen bis etwa 250 Millimeter in allen Richtungen. Größere Dimensionen sind mit herkömmlichen Druckern kaum möglich, da bei diesen das Druckbett statt des Hotends verfährt. Das führt zu unpräzisen Bewegungen und damit Konturen, die sich mit wachsendem Abmaßen immer stärker bemerkbar machen. Bei der neuen Lösung ruht das Objekt dagegen auf dem Druckbett, wodurch auch in der Höhe die erforderliche Präzision erreicht werde. Ein Sensor sorgt dabei automatisiert für die ebene Ausrichtung der Grundfläche und zusätzlich stellt die im Boden integrierte Heizung sicher, dass das Produkt während des gesamten Vorgangs sicher auf der Platte fixiert bleibt.

Gedruckt wird im Fused Deposition Modeling-Verfahren (FDM) nach dreidimensionalen Vorlagen im STL-Format, die per SD-Karte, USB-Schnittstelle und optional per TCP/IP an den Drucker übertragen werden. Beim Material hat der Anwender die Wahl, darunter PLA, PETG oder zu vollständig biologisch abbaubares Bio-Pearl. Die Werkstoffe lassen sich je nach Anforderung in variablen Dicken auftragen, um den gewünschten Effekt zu erzeugen. Die mögliche Bandbreite reicht hierbei von 0,05 Millimeter für feinste Details bis 0,5 Millimeter für höhere Produktionsgeschwindigkeiten.

Interessant vor allem für große Werkstücke

Die Druckdauer hängt, wie bei allen 3D-Druckern, maßgeblich von der eingestellten Geschwindigkeit, Auflösungsgüte und Objektgröße ab. Die hohen Maximalwerte des Deltatower, was Detailgrad und realisierbare Größe betrifft, können daher bei Werkstücken, die die Grenzen des Machbaren ausreizen, durchaus zu Prozesszeiten bis 320 Stunden führen. Der wirtschaftliche Vorteil, der sich aus der Verdopplung des Durchsatzes im Simultandruck ergibt, ist vor diesem Hintergrund signifikant und fällt umso mehr ins Gewicht, je größer das Produkt sein soll. Gegenüber dem Parallelbetrieb zweier Drucker – samt doppelter Investition, doppelten Betriebskosten und zweifachem Konfigurationsaufwand – amortisiere sich der geringe Aufpreis für den modifizierten Bigfoot innerhalb kurzer Zeit.

Halle 2, Stand 400

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