Stratasys erfindet neuen 3D-Metalldruck

Stratasys erfindet neuen Metalldruck

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Das Metallteil nimmt Formen an: Die neue 3D-Metalldrucktechnik von Stratasys zielt auf die additive Fertigung von Kleinserien. Bild: Stratasys
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Nach jahrelanger Entwicklungsarbeit steigt Stratasys in den 3D-Metalldruck ein – und zwar mit einem neuartigen, eigenen Verfahren. Die Kosten sollen bei einem Bruchteil des Selektiven Laserschmelzens liegen, hieß es in ersten Infos auf der Fachmesse Formnext 2018.

Olaf Stauß

Ganz ließen die Stratasys-Experten die Katze noch nicht aus dem Sack. Den neuen additiven Metallprozess stellten sie auf der Messe nur schemenhaft in einem gerafften Video vor, um nicht zu viel zu verraten. Wer es genau wissen will, muss den Youtube-Film schon mehrfach anschauen (http://hier.pro/9N5fk) – dazu mehr unten. 2019, so hieß es, sollen erste Anlagen bei Kunden installiert werden. Rafie Grinwald, Chef des Produktmanagements, ließ keinen Zweifel daran, dass Stratasys die neue Technologie als bahnbrechend ansieht und so auch verkaufen wird. Die LPM-Technologie steht für „Layered Powder Metallurgy“. Sie sei darauf ausgelegt, die Produktion von Metallteilen schneller, einfacher und kostengünstiger „als je zuvor“ zu gestalten.

„Wir haben festgestellt, dass derzeitige Ansätze des 3D-Drucks von Metallteilen noch viel zu wünschen übrig lassen“, reklamierte Grinwald in Frankfurt. Er nannte langsame Nachbearbeitung, komplizierte Entfernung der Stützstrukturen und stundenlanges Anpassen und Schleifen bei den bisherigen Metalldruckverfahren. Zusammen mit den hohen Kosten für die AM-Pulver führe dies zu teuren Bauteilen und zu hohen Gesamtbetriebskosten. Der LPM-Prozess könne dies ändern. „Unsere neue Plattform stellt eine zukunftsweisende Alternative dar.“ Dazu könnte beitragen, dass

  • pulvermetallurgische Standard-Legierungen verwendet werden,
  • das Schrumpfen beim abschließenden Sintern kontrolliert werden kann und
  • die Metallteile eine Dichte von 99 % erreichen.

Vier Jahre hat Stratasys an der neuen Plattform entwickelt, ließ ein Mitarbeiter auf der Messe durchblicken. Die Markteinführung beginnt mit Aluminiumpulvern – später können andere Metalle folgen. Die LPM-Technologie verbindet traditionelle Pulvermetallurgie mit der „PolyJet“-Technologie des Unternehmens. Das gejettete Fluid (ein patentiertes, wachsartiges „Thermaldruckmaterial“) dient dazu, das Metallpulver zu binden. Zusätzlich wird es mechanisch verdichtet. Der Prozessablauf gestaltet sich so:

Schon die erste Lage Metallpulver auf der Bauplattform erfährt eine Vorverdichtung. PolyJet-Technik trägt nun Thermaldruckmaterial auf das Pulver dort auf, wo die gewünschte Kontur entstehen soll. Auf diese Lage kommt dann die nächste Metallpulverschicht zu liegen und wird ebenfalls vorverdichtet.

Kaltisostatisches Pressen als Zwischenschritt

Der geschilderte Vorgang wiederholt sich so oft, bis der Bauteilrohling komplett gedruckt beziehungsweise gebindert ist. Er weist nun eine Dichte von 90 % auf. Im nächsten Schritt erhöht kaltisostatisches Pressen im Ölbad die Dichte des Rohlings bis auf 99 %. Jetzt ist offensichtlich ein Zustand erreicht, in dem die Stützstruktur überflüssig wird. Durch Rütteln löst sie sich innerhalb weniger Minuten ab – in der Film-Animation bricht sie regelrecht weg. Es folgt das Auswaschen des wachsartigen Bindermaterials („Dewaxing“ heißt es im Video) und abschließend das Sintern im Ofen.

Das Ergebnis ist laut Stratasys ein Metallteil mit „extrem hoher Qualität“, das sich leicht nachbearbeiten lässt. Niedrige Stückkosten und hoher Durchsatz sollen es sehr wirtschaftlich machen. Derzeit befindet sich das Unternehmen nach eigenen Angaben in Gesprächen mit OEM- und Tier-1-Lieferanten, um das Metall-Drucksystems zum Einsatz zu bringen. Details zu Produkteigenschaften und Zeitpunkt der Markteinführung sollen in Kürze bekannt gemacht werden.



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