13.12.2023 – Kategorie: Fertigung & Prototyping

Aus einer Hand: Additive Fertigung und Oberflächenfinish

Oberflächenfinish und additive Fertigung bei KraussMaffeiQuelle: KraussMaffei

3D-gedruckt und spiegelglatt: KraussMaffei bietet additive Fertigung und Oberflächenfinish aus einer Hand.

  • Unikate in industrieller Fertigungsqualität – am besten geht das per 3D-Druck.
  • Um die bei diesem Verfahren entstehende Strangstruktur zu begradigen, muss man Objekte nachbearbeiten zur Beispiel durch Fräsen.
  • Beim Kunststoffspezialisten KraussMaffei arbeiten hierfür die Standorte in Parsdorf (Additive Fertigung) und Harderberg/ Georgsmarienhütte (Werkzeugbau) zusammen.
  • Der Kunde erhält somit sein komplettes Bauteil mit Oberflächenfinish aus einer Hand. 

Mit dem Großformatdrucker PowerPrint lassen sich Bauteile mit Dimensionen von bis zu 2 x 2,5 x 2 Meter fertigen – entweder, indem man selbst einen solchen Drucker erwirbt, oder mittels Print on Demand. Bei diesem Service übernimmt KraussMaffei die gesamte Projektabwicklung, von der Datenoptimierung bis zum perfekten Oberflächenfinish.

Als Kunden bei Ender Murat Ferat (Projektingenieur Additive Fertigung) in Parsdorf erstmals diese Dienstleistung nachfragten, hatte er die Werkzeugbau-Kollegen in Harderberg gar nicht sofort im Sinn. Kein Wunder, arbeiten diese doch vor allem für die Reaktionstechniksparte des Unternehmens und fertigen unter anderem Formen für die PUR-Verarbeitung.

„So haben wir zunächst Versuche mit externen Fräsfirmen unternommen, aber inhouse ist die Zusammenarbeit natürlich viel effizienter und man behält auch das Know-how“, erklärt Ender Murat Ferat. 

Recyceltes PETG mit 30-prozentiger Glasfaserverstärkung für den 3D-Druck

Als der Kontakt zwischen den Standorten hergestellt war, begann die gemeinsame Entwicklung. In Harderberg fräste man zwar schon vorher neben Metall auch Kunststoff, aber meist Material aus Ureol, einem mit Füllstoffen gesättigten Polyurethan oder Epoxidharz in Platten- und Blockform. Dazu Fertigungsleiter Stefan Springrose: „Unsere Produkte sind beispielsweise Prototypen und Belederungsmodelle für die Automobilindustrie.“ Für den 3D-Druck wird nun recyceltes PETG mit 30-prozentiger Glasfaserverstärkung verwendet werden.

Das Fräsen von Kunststoffen verlangt andere Maschinen als bei Metall. Denn die Zerspanung geht einfacher und mit mehr Abtrag vonstatten. Deshalb verwendet man leistungsschwächere, aber hochdynamische Exemplare, um möglichst hohe Schnittgeschwindigkeiten und schnelle Fertigungszeiten zu erreichen. Die verwendeten Werkzeuge müssen extrem scharf geschliffen sein, und es braucht eine optimale Spanabfuhr. Bei Tests mit dem glasfaserverstärkten PET stellte Thorsten Richter, Teamleiter Fräserei in Harderberg, sogar fest, „dass diamantbesetzte Fräser nötig sind, um dem abrasiven Material standzuhalten. Der Verschleiß ist dadurch deutlich geringer.“ 

Fräsprozess des additiv gefertigten Gussmodells.

Bild: KraussMaffei

Oberflächenfinish: Randstruktur lässt sich vollständig glätten

Die von der additiven Fertigung vertraute Randstruktur lässt sich so vollständig glätten. Um Kunden fühlen zu lassen, wie fein die Oberflächen werden können, hat Ender Murat Ferat immer entsprechende Musterplatten dabei. Bislang reichen sie bis Rautiefe RZ 12, aber Thorsten Richter betont, dass es durchaus noch glatter geht: „Es dauert dann nur länger.“

Ein Projekt, das die Kollegen in Bayern und Niedersachsen bereits gemeinsam umgesetzt haben, ist eine Sandgussform für Druckkissen. Für dieses Verfahren fertigt man zunächst eine Negativform, mit der die eigentliche Sandform hergestellt wird, die dann wiederum das flüssige Metall (Eisen, Alu, usw.) aufnimmt.

Die Sandform wird beim Entformen jeweils zerstört, der gefräste 3D-Körper lässt sich hingegen immer wieder verwenden. Bislang wurde dafür meist Ureol genutzt.

Vorteile der additiven Fertigung

Die additive Fertigung bietet aber trotz höherer Kosten pro Kilo Rohmaterial zwei entscheidende Vorteile: Zum einen sind die Modelle deutlich bruchfester, zum anderen ist man unabhängig von den Standardmaßen der Ureolblöcke- und platten. Diese entsprechen meist nicht den für das Projekt gewünschten Dimensionen. Somit muss man sie händisch bis zur benötigten Größe miteinander verkleben. Der damit verbundene Personaleinsatz lässt sich sparen, wenn der 3D-Drucker einen Rohling fertigt, der nur an den Stellen aufgebaut sein muss, wo das Endprodukt Material verlangt. Dadurch wird die 3D-Form, trotz höherem Grundpreis für das PETG, letztlich günstiger als ihr Ureol-Pendant.   

Zusammenspiel von additiver Fertigung und Werkzeugbau

Die Kooperation zwischen additiver Fertigung und Werkzeugbau nützt beiden Seiten, weil jeder Bereich nun zusätzliche Services anbieten kann. Print on Demand-Kunden erhalten ihre Werkstücke aus einer Hand mit perfektem Oberflächenfinish, die bisherigen Auftraggeber von Ureol-Modellen können das bruchfestere PET GF30 nutzen.

KraussMaffei ist branchenweit das einzige Unternehmen, das Maschinen für alle Arten der Kunststoffverarbeitung – additive Fertigung, Reaktionstechnik, Extrusion, Spritzgießen – herstellt. Im Know-how-Verbund treibt man technische Entwicklungen voran.

Bild oben: Mechanische Bearbeitung eines Werkzeugunterbaus aus Stahl auf einem 5-Achs CNC Zerspanungszentrum. Bildquelle: KraussMaffei

Weitere Informationen: https://www.kraussmaffei.com/

Erfahren Sie hier mehr über ein nutzungsbasiertes Bezahlmodell für Maschinen.

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