Mit seinem Know-how im Maschinenbau und in der Kunststoffverarbeitung hat Arburg ein neues System für die industrielle additive Fertigung auf Basis von qualifizierten Standardgranulaten entwickelt: die Maschine Freeformer und das Verfahren Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF).
Der Freeformer ist die erste Maschine zur additiven Fertigung, die ein Hersteller von Spritzgießmaschinen entwickelte. Er ist die Antwort auf den Trend zu kurzen Produktlebenszyklen und den steigenden Bedarf, hochwertige Teile einzeln und in Kleinserien zu fertigen sowie Großserienprodukte zu individualisieren.
Großer technischer Fortschritt
„Die Markteinführung des Freeformers markiert einen großen technischen Fortschritt für unser Unternehmen“, sagt Colin Tirel, Geschäftsführer von Arburg Ltd. in Warwick. „Wir haben uns schon immer als technologischen Innovator und nicht als Nachahmer gesehen. Unser neues System für die additive Fertigung ist ein sehr gutes Beispiel für diese Philosophie. Es ermöglicht uns, die modernste Technik anzubieten, die wir strategisch mit unserem Produktspektrum an Spritzgieß- und Robotertechnik verbinden können, um die kurz- und langfristigen Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen.“
Potenzial für die Zukunft
Der Freeformer ist ein Bestandteil von Arburgs neuesten vernetzten Lösungen für „Industrie 4.0“. Diese digitalen Technologien vernetzen Maschinen und Produkte in einem „Internet der Dinge“ in der intelligenten Fabrik und ermöglichen zukünftig die Individualisierung von Großserienteilen in größerem Ausmaß.
Professor Ian Ashcroft, Forschungsleiter für Additive Manufacturing (AM) am „Centre for Innovative Manufacturing“ der Universität Nottingham, hielt bei der Markteinführung einen Vortrag über Trends in der additiven Fertigung, die zunehmende Nutzung vielfältiger Materialien und Topologie-Optimierung.
Dazu bemerkt Arburg-Kunde Bob Cook von der Firma Rotary Motion Technologies: „Firmen wie unsere müssen hierauf reagieren, denn dies ist der Weg, den die Technologie zukünftig beschreiten wird − es ist ein Teil des Trends zum Leichtbau, zu Methoden zur Reduzierung der globalen Erwärmung, zur effizienteren Produktion von Bauteilen und zur Reduzierung von Entwicklungskosten. Irgendwann werden Autos vollständig aus Kunststoffteilen hergestellt werden, inklusive des Motors − hier wird additive Fertigung eine wichtige Rolle spielen und muss sich dementsprechend entwickeln.“
Neues Verfahren Arburg Kunststoff-Freiformen
Beim Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) bilden handelsübliche, kostengünstige Kunststoffgranulate die Grundlage – einer der Vorteile gegenüber anderen Verfahren der additiven Fertigung. Konnten sich die Kunden bislang schon auf die Expertise des Unternehmens in Sachen Spritzgießen und damit für die effiziente Massenfertigung von Kunststoffteilen verlassen, gilt dies jetzt auch für die wirtschaftliche additive Fertigung funktionsfertiger Einzelteile und variantenreicher Kleinserien.
Qualifiziertes Standardgranulat wird ähnlich wie beim Spritzgießen zunächst in einem Plastifizierzylinder aufgeschmolzen. Eine starre Austragseinheit mit spezieller Düse trägt kleinste Kunststofftropfen mittels hochfrequenter Piezotechnik im vorgegebenen Takt (60 bis 200 Hertz) schichtweise auf einen über drei Achsen beweglichen Bauteilträger auf. Der Bauteilträger wird so positioniert, dass jeder Tropfen auf die vorher berechnete Stelle gesetzt wird. So entsteht auf Basis von 3D-CAD-Daten Schicht für Schicht das gewünschte dreidimensionale Bauteil. Der Bauraum des Zwei-Komponenten-Freeformers bietet Platz für Teile, die bis zu 154 x 134 x 230 Millimeter groß sind.
Automatische Datenaufbereitung
An einem PC werden die 3D-CAD-Daten der herzustellenden Bauteile (STL-Files) offline aufbereitet. Eine spezielle Software zerlegt durch Slicing das Datenmodell des Bauteils rechnerisch in einzelne Schichten und erzeugt dabei die erforderlichen Fertigungsdaten. Nachdem die Freeformer-Steuerung diese Daten empfangen hat, die z. B. die Verfahrwege der Achsen festlegen, kann die Produktion starten. Das Bedienen ist denkbar einfach, spezielle Programmier- oder Verarbeitungskenntnisse sind nicht erforderlich.
Umwelt- und benutzerfreundlich
Ein großer Vorteil bei der Arbeit mit dem Freeformer ist, dass weder Emissionen noch andere Rückstände anfallen und deshalb keine weitere Infrastruktur erforderlich ist. Auf Absauganlagen oder Kühlwasser kann verzichtet werden. Das System ist daher auch für den Einsatz in einer Büro- und Laborumgebung geeignet.
Kontakt: Arburg GmbH + Co KG, www.arburg.com