Voices of the stakeholders

Die METROM Mechatronische Maschinen GmbH hat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) eine parallelkinematische 5-Achs-Maschine entwickelt, mit der Kunststoffbauteile in kombinierter additiver und subtraktiver Herstellung im High-Speed-Verfahren hergestellt werden können. Der additive Materialaufbau erfolgt mittels einer extrusionsbasierten Plastifiziereinheit unter Nutzung von Standard-Kunststoffgranulaten. 

Welche Ziele verfolgen Sie mit Ihrer neu entwickelten 5-Achs-Parallelkinematik Anlage im 3D-Druck?

Unsere Anlage ist vor allem auf die Herstellung größerer Bauteile mit Werkstückmaßen ab 800 x 800 mm ausgelegt. Die Parallelkinematik erlaubt eine 5-achsige Werkzeugführung von oben und damit hohe Freiheitsgrade ohne das Bauteil bewegen zu müssen.

Die Kombination von additiver und subtraktiver Fertigung in einer Maschine verringert den Investitionsaufwand für den Anwender und erlaubt eine höhere Effizienz der Produktion.

Im Herstellungsprozess kann einfach zwischen den Technologien gewechselt werden.

Außerdem ergeben sich technologische Vorteile in der Produktion. Hohlräume müssen nicht zwingend umdruckt werden. Es ist auch möglich, diese während des Druckprozesses zu bohren oder auszufräsen. Die 5-Achs-Bearbeitung erlaubt es außerdem, bei entsprechender Konstruktion des Werkstücks und angepasster Gestaltung der Technologie auf sonst obligatorische Stützstrukturen beim 3D-Druck zu verzichten. Dadurch kann die Baugeschwindigkeit nochmals deutlich gesteigert werden.

Im Vergleich zum herkömmlichen FDM-Verfahren, wo mit Filamenten gedruckt wird, erreichen wir die 10-fache Prozessgeschwindigkeit von bis zu 800 mm je Sekunde. Das verwendete Standardgranulat erlaubt eine deutliche Kostenreduktion gegenüber den üblicherweise eingesetzten Filamenten um einen Faktor von 50 bis 100. 

Welche Erwartungen haben Sie dabei an das AMiCE-Netzwerk?

Bei der Entwicklung unserer Maschine haben wir uns an Anforderungen verschiedener Bauteile von Kunden auf dem deutschen Markt orientiert. METROM verkauft jedoch traditionell seine Anlagen und Dienstleistungen auf dem internationalen Markt. Wir würden AMiCE gern nutzen, um unsere Anlage für neue Produktideen in der kombinierten Bearbeitung additiver und subtraktiver Verfahren durch internationale Anwender zu testen. Ein Mehrwert kann für beide Seiten durch das gemeinsame Formulieren von Produktanforderungen einschließlich der verfahrens-, material- und einsatzweckgerechten Konstruktion und Realisierung des konkreten Bauteils entstehen.

Welche Perspektiven für die Anwendung Ihrer kombinierten Technologie sehen Sie und welche Nutzer haben Sie dabei im Blick?

Unsere Technologie hat vor allem Potenzial zur Herstellung großformatiger Bauteile. Typische Anwendungen sehen wir beispielsweise bei Einmal-Aufspannvorrichtungen für dünnwandige filigrane Bauteile. Außerdem können Bauteile, die klassisch beispielsweise im Spritzgießverfahren hergestellt wurden, modifiziert oder individualisiert werden.

Für die Herstellung sphärisch geformter CFK-Bauteile im Autoklav-Verfahren können mit unserer Technologie geeignete Träger zur Formung der Prepregs hergestellt werden. Auf dem Grundträger wird dazu eine geschlossene Oberflächenstruktur gedruckt und die gewünschte sphärisch gekrümmte Oberfläche gefräst. Der Träger ist ausreichend temperaturbeständig und kann mehrfach genutzt werden, auch um andere Formgebungen zu realisieren. Dazu wird die Oberfläche plan gefräst und ein erneuter Materialauftrag mittels Extrusion erfolgt. Vorteile dieses Verfahrens bestehen auch darin, dass bei eventuell erforderlichen Bohrungen oder Ausfräsungen eine Materialverunreinigung vermieden werden kann, weil keine metallischen Trägermaterialien eingesetzt werden. Fräsabfälle aus der Konturgebung der Oberfläche oder dem Reengineering des Trägers können geschreddert werden und somit erneut in den Prozess einfließen. 

Welche speziellen Fähigkeiten haben Sie im 3D-Druck bzw. wollen Sie für Ihr Unternehmen entwickeln?

METROM versteht sich als Komplettlieferant von Anlage und Technologie. Maschine, CAM-System, technologische Parameter und freigegebene Materialien werden definiert. Das Unternehmen wirkt auch bei der Entwicklung geeigneter Produktgeometrien mit. Dabei wird das System so offengehalten, dass eigene Produktentwicklungen und Produktweiterentwicklungen durch den Kunden möglich sind. Auch hier gilt die bereits erwähnte Orientierung auf größere Bauteile.

Welche Ansätze und Kooperationsfelder sind für Sie besonders interessant?

Bei der Gestaltung unserer Maschinen- und Anlagentechnik legen wir großen Wert darauf, dass zusätzliche Komponenten und Funktionalitäten möglichst einfach in den Prozess integriert werden können. Eventuell erforderliche Sensorik oder zusätzliche Funktionen realisieren wir immer mit darauf spezialisierten Partnern. Wir gestalten unsere 5-Achs-Parallelkinematik als multiopttionalen Technologieträger mit möglichst einfachen Schnittstellen für die technologische und mechanische Integration zusätzlicher Komponenten und Funktionalitäten.

Welche Unterstützungsleistungen wünschen Sie sich?

Wir messen eine hohe Bedeutung der Unterstützung durch unsere gegenwärtigen und zukünftigen Kunden zu. Eine aktive Versuchsbegleitung durch den potenziellen Anwender für die Herstellung hochspezifischer Bauteile ist ein wichtiger Garant für den Erfolg. Gemeinsam kann auf diese Weise die Konstruktion von Werkstück und die Prozessgestaltung optimiert werden. Ist der Kunde dazu nicht in der Lage oder der zu leistende Entwicklungsaufwand zu hoch, kooperieren wir mit Forschungspartnern. Die Verfügbarkeit zusätzlicher qualifizierter personeller Kapazitäten würde dazu beitragen die Entwicklungsarbeit im Hause beschleunigen.

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