Innovative Produkt- und Fertigungsoptimierung im Pulverbett
In einem Feldtestprogramm hat DMG MORI die zweite Generation der LASERTEC 30 SLM gemeinsam mit NHW 3D ganz gezielt nach den Anforderungen aus der Praxis weiterentwickelt.
Für die Gründung der NHW 3D GmbH haben sich 2016 der Modell- und Formenbauer HFM, die Neher Group als Hersteller für Präzisionswerkzeuge und der w3 GmbH, ein Mediendienstleister, zusammengeschlossen. Im süddeutschen Ostrach ist dadurch ein Kompetenzzentrum für additive Verfahren entstanden. Ein dreiköpfiges Team optimiert hier für Kunden aus dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrttechnik und dem Maschinenbau Fertigungsprozesse und entwickelt individuelle Lösungen von der Idee über den Prototypenbau bis zur Serienreife. Das technologische Leistungsspektrum umfasst das Kunststoff-Lasersintern, die Stereolithografie und das Metall-Laserschmelzen. Die Möglichkeiten und Kapazitäten in diesem dritten Bereich hat NHW 3D nach einem umfangreichen Feldversuch gemeinsam mit DMG MORI um eine LASERTEC 30 SLM 2nd Generation erweitert.
„3D-Druck ist eine effiziente Lösung, um komplexe Bauteile herzustellen“, erklärt Michael Schmid, Geschäftsführer NHW 3D die Kernkompetenz seines Unternehmens. Vor allem die additive Fertigung von metallischen Werkstücken gewinne zunehmend an Bedeutung. „Das gilt heutzutage auch für kleinere Serien.“ Die von NHW 3D gefertigten Produkte reichen von Nullserien-Modellen für den Prüfmittel- und Lehrenbau in der Automobilindustrie über 3D-konstruierte oder gescannte und dann optimierte Einzelstücke wie zum Beispiel Architekturmodelle bis hin zu innengekühlten Bohr- und Fräswerkzeugen.
Rund 30 % leichtere Werkzeuge durch SLM-Technologie
Das Beispiel eines Fräsers, den NHW 3D für die Neher Gruppe produziert, zeigt den Nutzen der additiven Fertigung sehr deutlich. Er wird auf einer HSK-Aufnahme mit Warmarbeitsstahl aufgebaut. Das Innere des Fräsers besteht nur noch aus einer stabilen Stützstruktur, die für die nötige Torsionssteifigkeit sorgt. „Dadurch ist das Werkzeug bei gleicher Stabilität 700 g bzw. rund 30 Prozent leichter“, so Michael Schmid. Hinzu kommen sehr filigrane und komplexe Kühlkanäle. „Diese können wir sehr oberflächennah anordnen und so ausrichten, dass der Kühlmittelstrahl die Schneiden im optimalen Winkel trifft. Auch Werkzeuge mit schwingungsdämpfenden Eigenschaften oder MMS-Werkzeuge können durch die SLM-Technologie hergestellt werden. Ein Beispiel hierfür ist der ebenfalls mit der Neher Gruppe entwickelte Aufsteckfräser NEHMO DUAL, der sowohl KSS als auch MMS prozesssicher zur Schneidkante transportiert.“ Solche Optimierungen seien das Resultat einer intensiven Zusammenarbeit in der Produktentwicklung.
Michael Schmid ist sich sicher, dass additive Herangehensweisen immer mehr Einzug in die Entwicklung finden werden: „Im 3D-Druck erzielen wir große Einsparpotenziale und die verkürzten Entwicklungszeiten bieten eine noch größere Flexibilität im Produktentstehungsprozess.“ Kühlkanäle wie die des Fräsers seien mit konventionellen Mitteln gar nicht herzustellen, der 3D-Druck sei aber auch in herkömmlichen Prozessketten eine gute Ergänzung: „Das betrifft vor allem Einzelteile, die kurzfristig benötigt werden“, veranschaulicht Michael Schmid. Konstruktion, Programmierung und eine aufwändige Fräsbearbeitung können in solchen Fällen zeit- und kostenintensiver sein als die additive Fertigung.
Win-Win-Situation: Prozesssicherheit und höchste Verfügbarkeit durch gemeinsame Weiterentwicklung
NHW 3D verzeichnet seit seiner Gründung starke Wachstumsraten, so dass die Produktionskapazitäten schnell erhöht werden mussten. Außerdem hat das Kompetenzzentrum für additive Verfahren den Anspruch, die Entwicklung der zugehörigen Fertigungstechnologien hautnah zu begleiten. So kam es zu einer engen Kooperation mit DMG MORI. Der Werkzeugmaschinenhersteller hat gemeinsam mit NHW 3D die jüngste Generation seiner LASERTEC 30 SLM im Rahmen eines Feldtestprogramms weiterentwickelt. Die Motivation des Teams von NHW 3D habe ebenso zu der Kooperation geführt wie der unternehmerische Hintergrund, erinnert sich der Geschäftsführer: „Zum einen können wir bei HFM auf die gesamte Peripherie an Fertigungstechnologien zurückgreifen, zum anderen war die Neher Gruppe auch schon Entwicklungspartner von DMG MORI.“
Die praxisnahen Resultate der Entwicklungspartnerschaft zeigen sich in zahlreichen Details, die NHW 3D an der LASERTEC 30 SLM 2nd Generation nachhaltig überzeugt haben. Ein großer Pluspunkt sei der schnelle Pulverwechsel. rePLUG nennt DMG MORI das Modulsystem. „Das Pulver befindet sich in einem geschlossenen Modul, das in unter zwei Stunden durch ein anderes Modul ausgetauscht werden kann“, beschreibt Isabel Koschmieder den Ablauf. Sie verstärkt NHW 3D seit Abschluss ihrer Ausbildung zur technischen Modellbauerin bei HFM. rePLUG trage auch zur Arbeitssicherheit bei: „Das potenziell reaktive und zum Teil lungengängige Pulver kann wegen des geschlossenen Kreislaufs nicht austreten.“
Das Thema Prozesssicherheit hat DMG MORI bei der LASERTEC 30 SLM 2nd Generation auch im Bereich der Filteranlage berücksichtigt, wie Christian Bender, bei NHW 3D zuständig für additive Technologien und Vertrieb, erläutert: „Die Maschine verfügt über eine leistungsstarke Duo-Filter-Anlage, die automatisch zwischen den Filtern umschaltet und so einen Filterwechsel auch ohne Prozessunterbrechung ermöglicht. Andere Maschinen würden bis zum Filterwechsel pausieren. „Das erhöht die Verfügbarkeit der LASERTEC 30 SLM 2nd Generation vor allem nachts und am Wochenende ganz erheblich.“
Die ergonomische Bedienung der LASERTEC 30 SLM 2nd Generation erstreckt sich auch auf die Steuerung. Das jüngste Modell ist mit der einheitlichen Steuerungs- und Bedienoberfläche CELOS ausgestattet. „Die Maschine ist ein komplett offenes System. Das heißt, alle Maschineneinstellungen und Prozessparameter lassen sich individuell anpassen“, gibt Christian Bender einen Einblick in die Praxis. Das gebe ebenso Spielraum in der Fertigung wie die uneingeschränkte Wahl des Materialherstellers.
„Die LASERTEC 30 SLM 2nd Generation ermöglicht uns, bestehende Fertigungsprozesse mit innovativen Ideen Intelligent zu optimieren“
Auf der bisher begrenzten Produktionsfläche von NHW 3D spielt die LASERTEC 30 SLM 2nd Generation eine weitere Stärke aus. „Die kompakte Stellfläche ist für uns Gold wert“, findet Michael Schmid. Langfristig bestehe die Möglichkeit, das Unternehmen in größeren Räumlichkeiten unterzubringen. „Mit weiterem Wachstum ist das ein konsequenter Schritt, damit wir auch unsere Kapazitäten angemessen ausbauen können.“
Die Zeichen für weiteres Wachstum stehen gut. Einen Teil der über 40 Kunden habe man über HFM, Neher und w3 gewonnen: „Viele Kunden konnten wir jedoch auch mit klassischer Akquise von unserem Leistungsangebot überzeugen“, freut sich Michael Schmid. Das Erfolgsrezept sieht er im persönlichen Kontakt und in der Optimierung von Fertigungsprozessen: „Unser Ziel besteht darin, Fertigungsprozesse mit innovativen Ideen intelligent zu optimieren und rundum schöne Bauteile zu drucken. Hier ist die neue LASERTEC 30 SLM 2nd Generation ein wichtiger Bestandteil“