Additive Manufacturing: 50-fach höhere Produktivität

HP präsentiert neuen 3D-Metalldruck

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Von Insidern lange erwartet, stellte HP im September 2018 ein additives Metallverfahren vor, das an den HP Multi Jet für Kunststoffe anknüpft – konzipiert für die Massenfertigung. Großkunden wie VW und Wilo setzen darauf.

„HP Metal Jet“ nennt HP sein neues, additives Verfahren und macht damit klar, dass es technologisch und vom Plattformgedanken her eng verwandt ist mit der bereits im Markt befindlichen Kunststofftechnologie HP Multi Jet.

Wie diese nimmt das metallische 3D-Druckverfahren für sich in Anspruch, im Blick auf Preis, Leistung und Qualität bahnbrechend zu sein. Es sei bis zu 50-fach produktiver – nicht schneller – als heutige additive Metallsysteme und deutlich preisgünstiger. Der Preis werde unter 400.000 US-Dollar für ein System liegen, sagte Dr. Tim Weber, Global Head der Metalldruck-Sparte von HP, bei der weltweiten Einführung im September zur Messe IMTS in Chikago.

Die 3D-Drucker für Metall-Bauteile sollen ab 2020 teilweise und ab 2021 komplett am Markt verfügbar sein. Ab der ersten Jahreshälfte 2019 ist ein Produktionsservice geplant, bei dem GKN Powder Metallurgy und Parmatech als HP-Partner die Teile fertigen und liefern.

Beim HP Metal Jet handelt es sich um eine Binder-Jetting-Technologie auf Voxel-Ebene. Der Prozess arbeitet mit dünnflüssiger Bindemittel-Chemie, die durch Düsen versprüht wird. Die Größe des Druckbetts liegt bei 430 x 320 x 200 mm³. An das Binder-Jetting schließt sich ein Sinterprozess an, den der Verarbeiter in separaten Geräten durchführt, die nicht Teil des 3D-Drucksystems sind. Manch ein Anwender, so die Überlegungen bei HP, kann dafür auf bereits im Betrieb vorhandene Sinteröfen zurückgreifen.

VW will den HP Metal Jet in der Serienfertigung

Als erste Großkunden planen Volkswagen und Pumpenhersteller Wilo den Einsatz des HP Metal Jet. VW ging schon einen Tag nach Vorstellung der Technologie in Chikago an die Öffentlichkeit und bekräftigte das Engagement. „Auf die Automobilproduktion kommen große Herausforderungen zu. Unsere Kunden erwarten zunehmend mehr Personalisierungs-Möglichkeiten. Gleichzeitig nimmt die Komplexität mit der Vielzahl neuer Modelle zu“, sagte Dr. Martin Goede, Leiter Technologieplanung und -entwicklung bei Volkswagen. „Daher setzen wir auf modernste Technologien. Der 3D-Druck spielt vor allem bei der Herstellung einzelner Teile eine wichtige Rolle.“

Interessant ist, wie VW diesen Ansatz erklärt. In einer noch während der IMTS herausgegebenen Erklärung heißt es: Ein Volkswagen-Fahrzeug wird aus 6000 bis 8000 verschiedenen Teilen gefertigt. Bisherige 3D-Druck-Verfahren könnten jedoch bislang nur für einzelne Teile oder Prototypen eingesetzt werden. Die additive 3D-Metal-Jet-Technologie von HP ermögliche es nun erstmals, auch eine große Stückzahl an Teilen per 3D-Druck zu fertigen – und zwar ohne dafür Werkzeuge entwickeln und fertigen zu müssen. Die Zeit zur Teilefertigung reduziere sich damit deutlich. Folglich hält VW das Verfahren auch für die Produktion großer Stückzahlen für interessant. „Die neue HP Metal Jet Plattform ist für uns als Automobilhersteller, aber auch für die gesamte Industrie ein wichtiger Schritt in die Zukunft. Und wir freuen uns darauf, diese Entwicklung mitzugestalten“, so Dr. Goede.

Designelemente und Schriftzüge sind der erste Schritt bei VW

Mit HP und GKN will Volkswagen die Technologie so weiterentwickeln, dass in einem ersten Schritt Designelemente in kleinen Serien gedruckt werden können. Damit sollen sich zum Beispiel Schriftzüge für die Heckklappe, Sonder-Schaltknäufe oder Schlüssel mit individualisiertem Schriftzug ohne großen Aufwand fertigen lassen. Dies soll den Kunden schon bald angeboten werden.

Schon im nächsten Jahr will GKN Powder Metallurgy mit VW eine auf die Automobilproduktion ausgerichtete Prozesskette etablieren, heißt es aus Wolfsburg. Geplant ist, über erste kleine (Design-)Bauteile die Technologie so weiterzuentwickeln, dass in zwei bis drei Jahren erste Strukturbauteile für Serienfahrzeuge gedruckt werden. „Die Zahl und Größe an Bauteilen aus dem 3D-Drucker wird deutlich zunehmen“, meint Goede. „Unser Ziel ist es, gedruckte Strukturteile bereits in die nächste Fahrzeuggeneration zu integrieren.“ Langfristig erwarte er stetig steigende Stückzahlen, Bauteilgrößen und technische Anforderungen – bis hin zu fußballgroßen Bauteilen mit Stückzahl von über 100.000 im Jahr.

Additive Metallteile auch für Pumpenbau und Medizintechnik

GKN wird den HP Metal Jet auch einsetzen, um für Pumpenbauer Wilo kostengünstig Industrieteile mit größerem hydraulischem Wirkungsgrad herzustellen. Hydraulische Komponenten, die intensiver Saugwirkung, Druck und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, sollen sich damit in sehr variablen Maßen produzieren lassen – so lautet das Nutzenkonzept von Wilo. Beispiele sind Laufräder, Diffusoren und Pumpengehäuse.

Im Dienste der Medizinindustrie arbeitet HP zudem mit Parmatech als Bauteilproduzenten zusammen, um die Serienfertigung von Metal-Jet-Teilen auf Kunden wie Okay Industries, Primo Medical Group und weitere auszubauen. Parmatech gilt als führend im Metallspritzguss und ist auf Großserien-Metallteile für den medizinischen und auch den industriellen Bereich spezialisiert. „HP Metal Jet stellt die erste wirklich brauchbare 3D-Technologie für eine Produktion von Metallteilen im industriellen Maßstab dar“, wird Parmatech-President Rob Hall von HP zitiert. (os)



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