BIAS installiert größten Metall-3D-Drucker im Raum Bremen

In der Luft- und Raumfahrtindustrie besteht der Wunsch nach einem technisch ausgereiften, additiven Fertigungsverfahren zur Herstellung großer metallische Strukturbauteile mit geringer Wandstärke. Neben der neu gewonnen Designfreiheit, die additive Fertigungsverfahren generell auszeichnet, stehen besonders die verringerten Werkzeug- und Herstellungskosten gegenüber heutigen Herstellungsverfahren im Vordergrund.

Beim 3D-Druck großvolumiger Bauteile bietet das vom Berliner Anlagenhersteller Gefertec entwickelte 3DMP®-Verfahren besonders hohe Auftragsraten und hat damit ein hohes Potential zur Etablierung als Schlüsseltechnologie. Um den Prozess für eine industrielle Anwendung zu qualifizieren, finden am BIAS Bremer Institut für angewandte Strahltechnik im Rahmen des Verbundprojekts REGIS Forschungsarbeiten an einer lichtbogenbasierten 3D‑Druck-Maschine statt. Diese wurde am 26.06.2018 in Betrieb genommen (Bild 1) und ist mit einem Bauraumvolumen von 0,46 m³ der größte Metall-3D-Drucker im Raum Bremen.

Bild 1 Übergabe der GEFERTEC arc403 mit Projektpartnern des Verbundprojekts REGIS

REGIS ist ein Verbundprojekt, das unterschiedliche Partner aus der Luft- und Raumfahrtindustrie, Anlagenhersteller und weitere Forschungseinrichtungen vereint. Ziel des Verbundprojekts ist, homogene Materialeigenschaften beim Fertigen von Titan und Aluminium mit dem 3DMP®-Verfahren sicherzustellen. Damit wird ein wichtiger Beitrag für die Aufhebung der geometrischen Beschränkung beim Fertigen von 3D-gedruckten Bauteilen geliefert.

 

 

Das 3DMP®-Verfahren

Der 3DMP®-Verfahren ist ein lichtbogenbasiertes additives Fertigungsverfahren. Mittels CAD-Software werden Bauteile entworfen und anschließend in einzelne digitale Druckschichten, sogenannte CAM-Modelle, zerlegt. Anhand der CAM-Modelle wird schichtweise ein endkonturnahes Halbzeug unter Anwendung eines Metall‑Schutzgas‑Schweißprozesses aufgebaut. Nach dem Drucken des endkontur-nahen Halbteils folgt dessen Vermessung mittels 3D-Scan. Anhand der Oberflächenmessdaten erfolgt das Fräsen auf die Maße des Fertigteils (Bild 2).

Die Vorteile des Verfahrens sind vielfältig. Dazu zählen unter anderem:

  • Kurze Prozesszeiten aufgrund hoher Auftragsraten und weniger Fertigungsschritte
  • Herstellung großvolumiger Bauteile ohne Begrenzung durch eine Baukammer

Hohe Wirtschaftlichkeit aufgrund der Verwendung von kostengünstigem Draht als Ausgangswerkstoff, einer hohen Materialausnutzung und geringen Werkzeugkosten

Erstellung der CAD/CAM-Modelle – Drucken des Halbteils – 3D-Scan – Fräsen des Fertigteils

Bild 2 Prozesskette des 3DMP®-Verfahrens

 

BIAS entwickelt Prozessüberwachung

Um konstant homogene Materialeigenschaften garantieren zu können, liegt der Fokus der Arbeiten am BIAS auf der Untersuchung des Einflusses der Wärme- und Schutzgasführung auf die mechanischen Eigenschaften von Titan- und Aluminiumbauteilen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt darauf, eine Online‑Prozessüberwachung der Temperatur des Druckgutes zu entwickeln. Dazu soll die eigens am BIAS entwickelte emissionswertkompensierte, flächenaufgelöste Temperaturfeldmessung in das Anlagenkonzept integrieren werden.

 

Technischer Ansprechpartner

Dipl. -Ing SFI Christoph Halisch
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
E-mail: halisch@bias.de
Telefon: +49 421 218 58103