Und es lässt sich doch fertigen!

Das Möbiusband steht für die Lebensleistung eines brillanten Mathematikers. August Ferdinand Möbius fügte 1858 einen Streifen um 180° verdreht zusammen. Da Oberfläche und Kanten nun fortlaufend sind, vermittelt das Band eine Ahnung von Unendlichkeit. Auf der Euromold versinnbildlicht es die nicht endenden Herstellmöglichkeiten, die Rapid-Technologien bieten: Der Designer Torolf Sauermann von der Jotero GbR stattete sein „Band“ (Foto) mit komplexen Strukturen und Freiformflächen aus, die sich konventionell unmöglich fertigen lassen – mit generativen Verfahren aber schon. Sauermann setzt dafür das SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) der MCP HEK Tooling GmbH aus Borken bei Paderborn ein: Schicht für Schicht schmelzt ein Faserlaser dort Metallpulver auf, wohin ihn die CAD-Daten dirigieren, bis das zum Ring gewordene Möbiusobjekt fertig ist. Zu sehen bei MCP HEK in Halle 8.0, Stand D 175. Dieser Möbiusring zeigt ziemlich deutlich, was Rapid-Technologien heute können:

Aus Kobalt-Chrom wurde er in Abmessungen von 75 x 84 x 35 mm³ innerhalb von 10 h gebaut, aus Titan in Abmessungen von 151 x 168 x 70 mm³ in 40 h, beides auf Maschinen von MCP HEK. Nach Angaben des Paderborner Herstellers lassen sich derartige Teile annähernd 100 % dicht fertigen. Zum Einsatz kommen handelsübliche Metallpulver aus Edel- und Werkzeugstahl ebenso wie aus Titan, Tantal, Kobalt-Chrom, Inconel oder weiteren NE-Metallen. Die Dicke des Laserstrahls – von der die Auflösung abhängt – liege bei nur 25 µm, die minimale Wandstärke unter 100 µm. Die Teile zeigten eine Oberflächenrauheit Rz von 10 bis 17 µm in x/y-Richtung und von 20 bis 35 µm in z-Richtung.

Diese von MCP HEK genannten Werte machen deutlich, dass generative Verfahren nicht mehr nur für den Prototypenbau bedeutsam sind. Rapid Manufacturing ist zu einer interessanten Option geworden, besonders bei komplexen Teilen in kleinen Stückzahlen: Der Anwender muss nicht den Umweg über den Formenbau gehen. Zwar weist Dr. Rudolf Meyer, Koordinator der Fraunhofer-Allianz Rapid Prototyping darauf hin, dass ein breiter Durchbruch der Rapid-Fertigung noch deutliche Verbesserungen in Qualität und auch Bauzeit voraussetzt (siehe Interview Seite 38). Doch vielfach lohnt sich das Rapid-Fertigen schon heute. Die Anlagenhersteller bemühen sich daher, ihre Technologie auf ein breites Fundament zu stellen, besonders bei den Werkstoffen. Dies gilt für die dem SLM artverwandten Methoden (wie Lasersintern oder LaserCusing) ebenso wie für die Stereolithographie.

So präsentiert die Concept Laser GmbH, Lichtenfels, auf der Euromold die neue Anlage M2 cusing, die auch die speziellen Anforderungen an reaktive Pulverwerkstoffe wie Aluminium- und Titanlegierungen erfüllt (Halle 8.0, Stand F 92).

Die EOS GmbH, Krailling, zeigt Anwendungsbeispiele ihres Werkstoffes MaragingSteel MS1, einem martensitaushärtenden Stahl mit der Klassifizierung 1.2709, der durch Nachhärten eine Festigkeit von bis zu 1950 MPa und eine Härte von 50 bis 54 HRC erreichen soll (Halle 8.0, Stand E70). Außerdem stellt EOS vier neue Kunststoffe für das Lasersintern vor. Darunter sind neben drei Polyamid-Werkstoffen das thermoplastische Elastomer PrimePart ST, aus dem sich Teile mit gummiähnlichen Eigenschaften lasersintern lassen, beispielsweise Dichtungen, Schläuche, Faltenbälge oder Schuhsohlen – und zwar ohne nachträgliche Infiltration.

Wettbewerber 3D Systems GmbH aus Darmstadt wartet mit dem für das Sintern konzipierten, neuen Kunststoff DuraForm HST auf (Halle 8.0, Stand G154). Das explizit als „Rapid Manufacturing Werkstoff“ bezeichnete Material wird zwar nicht näher spezifiziert, soll sich aber für Anwendungen eignen, die eine erhöhte Stabilität, Steifigkeit und auch höhere Temperaturbeständigkeit erfordern.

Daneben stellt 3D Systems zwei neue Kunststoffe für seine Stereolithographie-Anlagen vor. Im Vergleich zum Lasersintern führt die Stereolithographie zu wesentlich präziseren Teilen mit höherer Oberflächenqualität, kann aber bei den mechanischen Eigenschaften nicht mithalten. Der neue Werkstoff, Accura Xtreme Plastic, weise nun Eigenschaften wie gegossenes ABS auf.

Noch weiter geht DSM Somos aus den USA (Halle 8.0, Stand C110), Spezialist für Stereolithographie-Materialien, bei der Vorankündigung des Werkstoffes DMX-SL 100: Das Material sei völlig anders als traditionelle SL-Kunstharze und habe mechanische Eigenschaften von technischen Kunststoffen wie ABS, Nylon, PP und PC – unter Beibehaltung der Stereolithographie-Vorteile. Die Schlagzähigkeit sei mit 0,8 J/cm vervielfacht. „DMX-SL 100 wird die Rapid-Industrie revolutionieren“, meint Marketing-Managerin Eva Montgomery. Das Material mache die Stereolithographie zur günstigen Alternative zum Lasersintern und Vakuumguss – und so rückt auch hier das Thema Rapid Manufacturing ins Blickfeld.

Selbst die Anbieter von 3D-Druckern verweisen auf die Möglichkeit zum Rapid Manufacturing. Ohne Umschweife tut dies die Alphacam GmbH aus Schorndorf (Halle 8.0, Stand M10), indem sie ein feines Detail der neuen Anlage FDM 400mc hervorhebt, die sie für Stratasys vertreibt: Die FDM 400mc produziert einige ihrer Verkleidungsteile selbst, zum Beispiel die Blende für das Front-Display, und realisiere dadurch einen Zeit- und Produktivitätsgewinn.

Olaf Stauß olaf.stauss@konradin.de