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additive: Es ist wohl eine der häufigsten Fragen an einen Anbieter von kunststoffbasierten 3D-Drucksystemen: Welche Materialien können Sie mit Ihren Druckern verarbeiten?
Minec: Ja, das ist in der Tat eine der häufigsten Fragen an uns. Was hier wahrscheinlich oft mitschwingt, ist die Idee, bestehende Spritzgussprozesse auf additive Fertigungsverfahren umstellen zu wollen. Meist stellt man dann sehr schnell fest, dass im 3D-Druck die Bandbreite der angebotenen Materialien noch sehr viel kleiner ist als beispielsweise im Spritzguss.
Das Schöne am 3D-Druck ist, dass viele technische Anforderungen mit dem Design abgedeckt werden können und daher der Bedarf an so vielen Materialien geringer ist. Dennoch erweitern wir ständig unser Angebot an Kunststoffen, um ein breites Spektrum an Bauteileigenschaften zuverlässig reproduzieren zu können. Denn darum geht es schließlich: Wir wollen funktionsfähige Bauteile in reproduzierbar hoher Qualität 3D-drucken und nicht den bestehenden Prozess 1:1 nachbilden.
Aber dennoch ganz kurz, welche Kunststoffe hat HP in seinem Portfolio?
Minec: Hier haben wir vor allem unser Standard HP HR PA 12, bei dem unser Partner Evonik gerade den Herstellungsprozess, unter Verwendung erneuerbarer Energien, so verändert hat, dass wir es jetzt mit einem um 50 Prozent reduzierten CO2-Fußabdruck herstellen können. Ein weiteres Highlight ist unser neues HP 3D HR PA 12S von Arkema, mit dem es möglich sein wird, Bauteile herzustellen, die aufgrund ihrer sehr guten Oberflächenqualität direkt ohne weitere Oberflächennachbehandlung eingesetzt werden können.
Außerdem bieten wir mit dem HP 3D HR PA 11 aus Rizinussamen und zwei verschiedene TPUs an. Neu hinzugekommen ist das HP HR PA 12 white für weiße Bauteile.
Bauteilqualität nach dem 3D-Druck
Wieso ist die Bauteilqualität mit dem neuen HP 3D HR PA 12S so viel besser?
Minec: Das Besondere an diesem Polyamid, das wir HP 3D HR PA 12 Smooth nennen, ist, dass das Pulver aus nahezu perfekten Kugeln besteht. Dadurch entstehen wesentlich glattere Oberflächen, die für viele Anwendungen dann auch ausreichend sind. Durch die hohe thermische Stabilität des neuen HP 3D HR PA 12S ist zudem der Frischpulveranteil deutlich geringer. Das macht den Einsatz auch wirtschaftlich und unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten sehr interessant. Insgesamt können wir damit die Bauteilkosten um bis zu 25 Prozent reduzieren.
Neues Material PA 12 S von HP zeigt hohe Oberflächenästhetik und Kosteneffizienz
Ist auch beim 3D-Druck der Preis der Haupttreiber, ob sich ein Kunde dafür entscheidet?
Minec: Man darf nicht vergessen, dass die HP Multi-Jet Fusion 3D-Drucker für den industriellen Einsatz entwickelt und optimiert wurden. Man kann damit zwar Einzelteile und Prototypen herstellen, aber grundsätzlich sind die Anlagen für den Serieneinsatz konzipiert. Und ja, im industriellen Einsatz zählt vor allem der Preis pro Bauteil. Wobei man natürlich die mögliche Funktionsintegration, die aus mehreren Bauteilen nur noch eines macht, miteinpreisen muss. Das ist auch der Schwerpunkt unserer Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen: Wir wollen den Preis pro Bauteil drastisch senken.
Dazu haben wir auch eine Studie mit dem Beratungsunternehmen AM-Power durchgeführt. Das Ergebnis war eindeutig: Wenn es gelingt, die Kosten pro Bauteil zu halbieren, könnte der 3D-Druck um den Faktor 10 wachsen. Mit unseren Multi-Jet-Fusion-Anlagen der Serie 5600 sind wir hier schon auf einem sehr guten Weg.
3D-Druck in der Luft- und Raumfahrt
Gerade die hohen regulatorischen Anforderungen, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, haben bisher ein weiteres Wachstum in diesen Bereichen gehemmt. Wie begegnen Sie diesen Anforderungen?
Minec: Wir schauen uns alle Branchen an und versuchen, für die meisten Anwendungen auch eine Lösungen anzubieten. So sind wir ganz aktuell dabei, ein flammgeschütztes Material zu entwickeln und werden auch hier bald neue Ergebnisse präsentieren.
Das betrifft aber nicht nur die Materialien. Auch unsere 3D-Drucker entwickeln wir entsprechend den Anforderungen des Marktes stetig weiter. So bietet die neue 5600er Serie ein deutlich verbessertes Thermomanagement, das es uns ermöglicht, überall auf der Welt mit ein und demselben Parametersatz auf allen Druckern wiederholgenau Bauteile in Serienqualität zu drucken. Kunden können hierbei auf Wunsch erstmals auch auf alle Druckparameter in den Systemen zugreifen und diese für ihre Anforderungen optimieren. Dabei unterstützen wir natürlich auch mit Schulungen beim Kunden vor Ort. Im Ergebnis sind so Produktivitätssteigerungen von rund 25 Prozent durchaus realistisch.
Automatisierte additive Serienfertigung
Im industriellen Einsatz wird zudem oft der hohe Grad an manuellen Arbeiten beim 3D-Druck bemängelt. Wie weit sind hier die Automatisierungslösungen?
Minec: Produktionsanlagen müssen laufen, ansonsten verdient man kein Geld. Deshalb beschäftigen wir uns auch mit diesem Thema und haben hier ganz klar die Maschinenlaufzeit im Fokus. Ohne Automatisierung würden unsere Systeme in der Regel fünf bis sechs Stunden am Tag im Leerlauf sein. Schon mit einer einfachen Automatisierung kann man allerdings zum Beispiel die Anlagen in der Nachtschicht mannlos rüsten und damit die Produktivität deutlich steigern.
Dabei kommt uns das Grundkonzept der Multi-Jet-Fusion-Anlagen entgegen. Denn bei unseren Anlagen kann man die Buildunit einfach austauschen und die zeitaufwendige Abkühlung findet dann außerhalb des eigentlichen Druckers statt. Das heißt, sie können mit einem einfachen Roboter die beiden Buildunits austauschen um dann sofort weiterproduzieren.
In einer weiteren Ausbaustufe sollen diese Behälter dann von AGVs von Station zu Station transportiert werden. In einem ersten Projekt haben wir auf diese Weise bereits sechs MJF-3D-Drucker für eine 24/7-Produktion automatisiert. Damit verbunden ist auch eine automatische Pulverversorgung und -aufbereitung. In der Auspackstation werden die Bauteile schließlich zudem automatisiert entpackt. Dieses Projekt haben wir in Zusammenarbeit mit der Firma Siemens umgesetzt.
