Additive Manufacturing | Das richtige Verfahren an der richtigen Stelle, das ist die Idee der Rosswag GmbH aus Pfinztal. Das Familienunternehmen verbindet das Schmieden mit dem Laserschmelzen und schafft es dadurch, massivumgeformte Teile mit filigranen Strukturen auszustatten.
Das über 100 Jahre alte Familienunternehmen Edelstahl Rosswag ist mit mehr als 200 Mitarbeitern die größte Freiformschmiede Süddeutschlands. In den Hallen des Unternehmens geht es im wahrsten Sinne heiß her. An großen Öfen und Pressen arbeiten spezialisierte Teams aus je drei Mitarbeitern und fertigen Schmiedeteile mit Gewichten von bis zu 4,5 t. Doch allein auf diese Expertise will sich die Firma nicht verlassen. „Für uns als Mittelständler ist es eine entscheidende Frage, welche Technologien uns ersetzen können“, sagt Geschäftsführer Dr. Sven Donisi.
Die Pfinztaler fassten den Entschluss, die Jahrtausende alte Schmiedetechnologie um den 3D-Druck zu erweitern. 2014 wurde die additive Fertigungsanlage SLM280HL angeschafft und ermöglicht seither die Herstellung endkonturnah gefertigter, metallischer Bauteile ergänzend zum Schmiedebetrieb. „Dieser Schritt hin zur generativen Fertigung erweitert unser Produktportfolio und reduziert langfristig die Auswirkungen der Substitution von Schmiedebauteilen.“
Das Unternehmen ist nun noch einen Schritt weiter gegangen und präsentierte auf der Hannover Messe einen „Schmiede-SLM-Hybrid“ – ein Bauteil, bei dem die Schmiedetechnologie mit dem additiven „Selectiv Laser Melting“ (SLM) kombiniert wurde. Der Grundgedanke dieser Hybridtechnologie „ForgeBrid“ liegt darin, massive Bauteilbereiche mit hohem Materialvolumen konturnah durch Freiformschmieden herzustellen und anschließend darauf additiv komplexe Geometrien aufzubauen. Sie können sogar innenliegende Strukturen enthalten. Dazu wird nach dem Schmieden die Fügefläche durch CNC-Bearbeiten für den SLM-Prozess vorbereitet.
Das Ergebnis sind hochbelastbare, faserverlaufgerecht geschmiedete Teile, die zusätzlich filigrane Strukturen aufweisen. Als Fallbeispiel wählten die Rosswag-Ingenieure eine Anwendung aus dem Energiemaschinenbau: einen geschmiedeten Ring mit der additiv ergänzten, funktionsoptimierten Schaufelgeometrie eines Impellers – inklusive feinen Kanälen zur Grenzschichtbeeinflussung. Mit diesem Demonstrator landete Rosswag unter den Finalisten für den Deutschen Innovationspreis 2016 in der Kategorie Mittelständische Unternehmen.
Nicht zuletzt sieht sich Rosswag beim Erarbeiten von technischen Regeln für derartige Hybride gefordert. „Schmiedeteile werden oft in sicherheitsrelevanten Bereichen eingesetzt, in denen das Einhalten von Normen und Vorgaben entscheidend ist“, erklärt Donisi. „Aber bei SLM gibt es nur sehr wenige Normen, auf die man zurückgreifen kann.“ Klassische Fragen wie nach der richtigen Werkstoffwahl und der Dauerfestigkeit dürften deshalb beim 3D-Druck nicht ausgeklammert werden, betont Donisi. Durch die Expertise in der Werkstofftechnik mit eigenem Labor sei Rosswag hier sehr gut vorbereitet.
Mit dem KIT arbeitet das Unternehmen sogar bei einem Forschungsprojekt zur Aufbereitung von Metallpulver für SLM zusammen. Langfristig geplant ist die Herstellung von individuellen, SLM-geeigneten Metallpulvern aus Schmiedeabfällen und aus über 400 verschiedenen Werkstoffen am 6000 t umfassenden Materiallager. (os)
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