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cross dimensional manufacturing
Pacemaker
für High-End-
Präzisions-
Bauteile
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Additive Fertigung

Pulverbett und Pulverdüse: Wie aus einer Idee und Metallpulver Bahnbrechendes entsteht.

Strukturen, die bisher unmöglich waren. Effiziente Kühlung ganzer Geometriebereiche auf engstem Raum. Nur zwei Beispiele, wie die additive Fertigung ein Denken und Machen in völlig neuen Dimensionen erschließt.

Technologie.

Im Pulverbettverfahren (L-PBF) werden per Laser Hochleistungsmetalle in Pulverform Schicht für Schicht aufgeschmolzen und in Form gebracht. Beim Laserauftragsschweißen (LMD) hingegen wird mittels Pulverdüse und Laser das Material präzise auf das Werkstück aufgetragen. Hierfür steht uns eine individuell angepasste Anlage von Trumpf zur Verfügung: eine TruLaser Cell 3000 mit horizontaler und vertikaler Rotationsachse. Durch spanende Prozesse veredeln wir die Rohteile anschließend zum fertigen Funktionsbauteil.

Anwendung.

Das generative Fertigungsverfahren ermöglicht hochkomplexe Geometrien – werkzeuglos, mit deutlich reduziertem Zeitaufwand und weniger Ressourcen. Und die Qualität der Ergebnisse überzeugt. Selbst die hohen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt oder des Motorsports werden erfüllt. Seit 2018 sind wir nach Nadcap und durch den TÜV Süd zertifiziert. Mithilfe der Pulverdüse können Reparaturen an defekten Bauteilen durchgeführt, Beschichtungen und Verschleißschutz aufgetragen sowie hybride Bauweisen realisiert werden. Außerdem ermöglicht die verwendete Düsentechnologie sowie das Maschinenkonzept das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragsschweißen (EHLA) des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT.

Qualitätssicherung.

Wir analysieren im Bereich Additive Fertigung nicht nur das eingesetzte Pulver, sondern auch die Eigenschaften repräsentativer Fertigungsproben. Die dynamische Festigkeit der verschiedenen Metalle wird mittels eines Dauerschwingversuchs bewertet. Die dabei entstehenden Wöhlerkurven geben den Zusammenhang zwischen der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen und der aufgebrachten Belastung an.

ANFRAGEN

Prozesskette – Additive Fertigung

  • Konstruktion und Fertigung
  • Nachbearbeitung
  • Finishing

Die additive Fertigung hängt wie keine andere Fertigungsmethode von der Praxiserfahrung in den Prozessabschnitten ab. Insbesondere die Herausforderungen der Nachbearbeitung werden oftmals unterschätzt. toolcraft hat die komplette Prozesskette unter einem Dach, dies wird auf der digitalen Seite durch eine durchgängige Softwarelösung mittels Siemens' NX abgerundet. Mit dem hauseigenen Labor für Qualitätssicherung ist toolcraft standardsetzend.

01Design
02Simulation
03Werkstoffanalyse
04Additive Fertigung
05Entpulverung
06Prozessbegleitende Qualitätssicherung
07Wärmebehandlung
08Abtrennung von der Bauplatte
09Entfernung der Stützstrukturen
10Oberflächenfinish
11Spanende Weiterbearbeitung
12Qualitätssicherung

01
Design

Das Bauteil wird konstruiert beziehungsweise per Reverse Engineering für die additive Fertigung umdesignt. Die Topologie Optimierung für das günstigste Grunddesign erfolgt unter Einsatz der Finite-Elemente-Methode (FEM).

02
Simulation

First-Time-Right, dies gelingt uns durch den Einsatz von Verzugssimulation und dem Know-How unserer Experten.

03
Werkstoffanalyse

Korngrößenverteilung, Sauerstoff- und Stickstoffgehalt sind sehr wichtige Faktoren in der additiven Fertigung. Das toolcraft-Mess- und Prüflabor gewährleistet präzise Antworten für sichere Bauteilqualität.

04
Additive Fertigung

Das Werkstück wird durch schichtweises Auftragen von Material gefertigt. Das Fertigungsteil wird direkt aus 3D-CAD-Daten erstellt. Es sind keine Bearbeitungswerkzeuge nötig.

05
Entpulverung

Nach der Fertigung im Pulverbettverfahren werden die Bauteile in der jeweiligen Peripherie grob vom Pulver befreit und anschließend automatisiert und vollständig entpulvert. Hier ist es Ziel, Pulverfreiheit für Folgeprozesse und für die Arbeitssicherheit zu erlangen.

06
Prozessbegleitende Qualitätssicherung

Qualifizierte Sichtprüfer kontrollieren die Bauteile nach den unterschiedlichen Prozessschritten. Je nach Anforderung werden auch optische Vermessungen durchgeführt.

07
Wärmebehandlung

Um Spannungen im Bauteil abzubauen und die gewünschten mechanischen Eigenschaften, Härtegrade und Gefüge einzustellen, erfolgt eine Wärmebehandlung, die je nach Anforderung im Kammer-, Umluft- oder Vakuumofen oder via heißisostatisches Pressen (HIP) durchgeführt wird.

08
Abtrennung von der Bauplatte

Abhängig von der Anbindung und der Weiterverarbeitung wird das im Pulverbettverfahren gefertigte Bauteil, per spezieller AM-Säge, durch Drahtschneiden (EDM) oder händisch von der Bauplatte getrennt.

09
Entfernung der Stützstrukturen

Nach der Abtrennung von der Bauplatte werden Stützstrukturen maschinell oder händisch entfernt, Freiformflächen werden spanend nachbearbeitet. Hierfür stehen geeignete Arbeitstische mit aktiver Absaugung zur Verfügung.

10
Oberflächenfinish

Technisch und optisch einwandfreie Oberflächen werden je nach Anforderung durch Strahlprozesse, Schlepp- und Gleitschleifen, Elektropolieren, Druckfließläppen oder chemische Verfahren hergestellt.

11
Spanende Weiterbearbeitung

Vorrichtungskonzept, Kombinationen von Drehen und Fräsen, Funkenerosion via Drahtschneiden oder Senkerodieren – bei der spanenden Nacharbeit setzen wir unsere jahrzehntelang entwickelte Kompetenz in den klassischen Fertigungstechnologien ein.

12
Qualitätssicherung

Je nach Kundenanforderung greifen wir auf unsere interne Qualitätssicherung zurück, wo taktile und optische Vermessungen durchgeführt werden. In unserem Labor analysieren wir nicht nur das eingesetzte Pulver, sondern auch die Eigenschaften additiv gefertigter Proben, die repräsentativ für das spätere Bauteil sind.

Insights

Als Pioniere setzen wir gemeinsam mit unseren Partnern neue Prozessstandards und bringen die Additive Fertigung mit wegweisenden Projekten voran. Erfahren Sie mehr!

Additive Fertigung –
schlüsseltechnologie der Zukunft. 

Überzeugend: So profitieren Sie als Kunde von der Additiven Fertigung

Höherer Freiheitsgrad.

  • Selbst komplexeste Geometrien sind möglich.

Größeres Einsatzspektrum.

  • Auch schwer zerspanbare Materialien können verarbeitet werden.

Vielfältige Möglichkeiten.

  • In Ergänzung zum Pulverbettverfahren sind mit der Pulverdüse Reparaturen an defekten Bauteilen, Beschichtungen und Verschleißschutz sowie hybride Bauweisen realisierbar.

Deutliche Zeit- und Ressourcenersparnisse.

  • Werkzeuglose Fertigung innerhalb weniger Tage.

Wirtschaftlichkeit.

  • Gewichtsreduktionen durch FEM-Berechnungen und Topologie Optimierung.

Innovationspotenzial.

  • Als Forschungs- und Entwicklungspartner eröffnen wir Ihnen neue Perspektiven und Marktchancen.

Geprüfte Qualität.

  • Analyse von Werkstoffen und additiv gefertigten Proben (Schliffbildanalyse, Zugfestigkeitsproben, Gefügeanalysen, Dauerschwingversuch uvm.)

Vielseitige Materialbasis – Festigkeit, Hitzebeständigkeit, Biokompatibilität, … Bei der Werkstoffwahl für das Lasern verbinden wir unsere Material- und Fertigungskompetenz mit Ihren Anforderungen. Metalle, die wir aktuell verarbeiten:

  • Aluminiumlegierungen, wie AlSi10Mg, Scalmalloy®
  • Titanlegierungen, wie TiAl6V4
  • Nickelbasislegierungen, wie Inconel® 718, Inconel® 625, Haynes® 282®
  • Werkzeug- und nichtrostende hitzebeständige Stähle, wie 1.4404 und 1.2709
  • Reinkupfer und Kupferlegierungen, wie CuCr1Zr

Mediathek

Jetzt unmittelbare Eindrücke von unserem Leistungsvermögen holen! 

3D-gedrucktes Spritzgusswerkzeug realisiert mit Siemens NX

Komplette Prozesskette im 3D-Druck in Metall mit Siemens NX

Case Studies

Exemplarische Referenzen – für Sie übersichtlich aufbereitet

Automotive und Fahrzeugtechnik

Turbinenschaufelrad – Montageaufwand minimiert

Durch die konstruktive Neuauslegung eines Turbinenschaufelrades ließ sich der Montageaufwand beim Auswechseln reduzieren und die Leistung des Dampfgenerators steigern. Die Deutsche Bahn griff für das Projekt auf unsere komplette additive Prozesskette zu.

  • Additive Fertigung Additive Fertigung
Medizintechnik

Alles im Griff

Als einer der führenden Anbieter im Bereich Motorensysteme vertreibt Aesculap Produkte für verschiedene medizinische Anwendungsgebiete, wie beispielsweise Orthopädie, Traumatologie, Kardiochirurgie oder Dermatologie. So auch das akkubetriebene Motorensystem Acculan. Das Akkugehäuse für dieses Motorensystem wurde von toolcraft additiv gefertigt.

  • Additive Fertigung Additive Fertigung
Medizintechnik

Innengekühlter Knochenbohrer für den OP

Im Auftrag des IFW der Universität Hannover entwickelten und fertigte toolcraft per 3D-Druck einen Knochenbohrer mit geschlossener Innenkühlung. Damit werden sowohl temperaturbedingte Gewebeschädigungen als auch der Austritt von Kühlfluid verhindert.

  • Additive Fertigung Additive Fertigung
Automotive und Fahrzeugtechnik

Föhl

Mehrere hundert Millionen Zinkdruckguss- und Kunststoffspritzgussteile verlassen jährlich die Werke der Adolf Föhl GmbH + Co KG. Dieser gewaltige Output lässt die Dimension der Produktivitätssteigerung erahnen, die das Unternehmen mit Hilfe des Metall-Laserschmelzens von toolcraft realisieren konnte.

  • Additive Fertigung Additive Fertigung
  • Spritzguss + Formenbau Spritzguss + Formenbau
Halbleiter und optische Industrie

Werkzeug – topologieoptimiert

In einem internen Projekt haben wir ein Werkzeug zur Herstellung eines Kunststoffteils für die Optische Industrie entwickelt und umgesetzt. Das 3D-gedruckte, topologieoptimierte Ergebnis: 50% weniger Masse und 30% schnellerer Zyklus bei gleicher Bauteilqualität.

  • Additive Fertigung Additive Fertigung
  • Spritzguss + Formenbau Spritzguss + Formenbau
Motorsport

Motorhalter – Gewichtseinsparungen bei gleichbleibender Funktionalität

Die Motorsport-Hochschulgruppe der FAU Erlangen-Nürnberg beauftragte toolcraft mit der Konstruktion und dem 3D-Druck eines Motorhalters. Durch Topologieoptimierung wurde bei gleicher Dauerfestigkeit eine maximale Gewichts- und Bauteilreduktion erreicht.

  • Additive Fertigung Additive Fertigung
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Innovationspotenzial
Ausloten.

Ihre Pacemaker für die Additive Fertigung

Als Forschungs- und Entwicklungspartner eröffnen wir Ihnen neue Perspektiven und Marktchancen. Lernen Sie unseren branchenweit einzigartigen Beratungs- und Fertigungsstandard Cross Dimensional Manufacturing kennen!

Fordern Sie uns noch heute mit Ihren Projekten heraus! 

Anfragen

Telefon +49 9172 6956-0

Stefan Auernhammer

Bereichsleiter Additive Fertigung

Uwe Schulmeister

Bereichsleiter Additive Fertigung

Downloads

Laden Sie sich unsere Broschüren zur Additiven Fertigung herunter!

Broschüre
Additive Fertigung (pdf 2 MB)
Detailbroschüre
Additive Fertigung (pdf 3 MB)
Maschinenliste
Additive Fertigung (pdf 306 KB)


Weitere Broschüren zum Download im Newsroom