Alle Metall 3D-Druck Prozesse aus einer Hand
Rosswag Engineering ist auf den Metall 3D-Druck durch Selektives Laserschmelzen (SLM® / LPBF) in einer ganzheitlichen und firmeninternen Prozesskette spezialisiert. Dies ermöglicht die effiziente und wirtschaftliche Herstellung funktionsoptimierter Metallbauteile aus vielen unterschiedlichen Legierungen. Das Portfolio unserer Dienstleistungen reicht von der Werkzeugfertigung und 3D Druck Prototypen mit kleinen Stückzahlen, über die Kleinserienfertigung von Funktionsbauteilen bis hin zur spezifischen Beratung für die Qualifizierung von Werkstoffen und Parametern in einer individuellen Prozesskette.
Prozesskette
Rosswag Engineering bietet eine weltweit einzigartige Prozesskette bei der additiven Fertigung von metallischen Bauteilen. Das Leistungsportfolio reicht von der Werkzeug- und Prototypenfertigung mit kleinen Stückzahlen bis hin zur Serienfertigung mit spezifischer Beratung für die Qualifizierung von Werkstoffen, Parametern und einer individuellen Prozesskette.
Simulation
• Bauteilauslegung (FEM) und Metall 3D-Druck Prozess (ANSYS Additive)
• Vorteile digitaler Tools für die Auslegung und Optimierung Ihrer Bauteile nutzen
Metall 3D-Druck Anwendungen
Für einen wirtschaftlich vorteilhaften Einsatz des Metall 3D-Druck Prozesses können funktionale Mehrwerte in die Bauteile integriert werden. Beispielsweise können topologieoptimierte Leichtbaustrukturen oder konturnahe Kühlkanäle einen großen Einfluss auf die schnelle Amortisierung der Produktionskosten über den Lebenszyklus des Bauteils haben. Weiterhin können ganze Baugruppen zu einzelnen Bauteilen zusammengefasst werden, um nachfolgende Aufwendungen bei Füge- und Prüfprozessen zu reduzieren.
Rapid Prototyping
Die additive Fertigung ermöglicht Rapid Prototyping die schnelle und kosteneffiziente Herstellung komplexer und massenindividualisierter Bauteile. Durch den werkzeug- und formlosen Fertigungsprozess sind keine zusätzlichen Kosten notwendig, um erste Prototypen in kurzer Zeit zu produzieren. Durch den Einsatz des Metall 3D-Drucks können damit Zeit- und Kostenaufwendungen in der Entwicklungsphase von Serienprodukte signifikant reduziert werden.
Serienfertigung
Der Metall 3D-Druck wird bei Rosswag bereits für Serienbauteilen in Stückzahlen von 10 bis etwa 10.000 Bauteilen pro Jahr eingesetzt. Durch funktionsoptimierte Mehrwerte, massenindividualisierte Geometrien oder auch spezielle Werkstoffe ergeben sich jeweils attraktive Business Cases durch unser einmaliges Leistungsportfolio. Die reproduzierbar hohe Bauteilqualität sichern wir auch bei großen Stückzahlen durch unsere vom TÜV SÜD zertifizierten QM-Systeme und firmeninternen Prozessketten ab.
Leichtbau
Durch den Metall 3D-Druck und eine simulationsgestützte Topologie-Optimierung kann das Bauteilgewicht ohne Einschränkung der Festigkeit reduziert werden. Speziell bei bewegten Massen ergibt sich damit über den Lebenszyklus des Bauteils ein großes Einsparpotenzial. Zusätzlich reduzieren sich die Herstellungskosten beim Metall 3D-Druck mit jedem eingesparten Gramm Bauteilgewicht. Das Selektive Laserschmelzen (LPBF) ermöglich die Herstellung von Hohlräumen, Waben- und Latticestrukturen oder bionischen Geometrien und ist für die Luft- und Raumfahrttechnik hinsichtlich der Leichtbaupotenziale eine relevante Schlüsseltechnologie.
Werkzeugbau
Die additive Fertigung eignet sich hervorragend für den anspruchsvollen Werkzeug- und Formenbau. Durch den schichtweisen Aufbau beim Metall 3D-Druck können strömungsoptimierte und konturnahe Kühl- sowie Heizkanäle hergestellt werden, die Formen- und Werkzeuge optimal temperieren und damit Zykluszeiten reduzieren. Beim Einsatz in der Zerspanungsindustrie können die Standzeiten von Schneidplatten durch die gezielte Versorgung mit Kühlschmierstoff erheblich gesteigert werden.
Hybride Fertigung
Durch die Kombination von konventionellen Fertigungsverfahren mit Metall 3D-Druck Prozessen können kosteneffizient hybride Bauteilstrukturen mit funktionalen Mehrwerten hergestellt werden. Eine Prozesskette wie beim ForgeBrid® von Rosswag ermöglicht die kostengünstige Herstellung von massiven Bauteilgeometrien durch Schmiedeprozesse. Komplementär ergänzt werden diese hochfesten Grundkörper dann mit funktionsoptimierten Strukturen aus dem Metall 3D-Druck durch stoffschlüssige Verbindungen.
Nachfolgend sind auszugsweise die charakteristischen Anlagenparameter und technischen Randbedingungen einer SLM® 280 Twin dargestellt:
| Anlagenparameter | Wert |
|---|---|
| Bauraum [x/y/z] | 280 x 280 x 350 mm3 |
| Laserleistung | 2x 400 W |
| Schichtdicke | 20-100 µm |
| Max. Baugeschwindigkeit | 40 cm2/h |
| Maßhaltigkeit | ± 0.1 mm |
| Oberflächenrauheit | Ra 8-12 µm |
| Materialdichte | > 99.9 % |
Werkstoffe
für den Metall
3D-Druck
Rosswag Engineering verfügt über das weltweit umfangreichste Werkstoffportfolio für den industriellen Metall 3D-Druck. Mit über 40 qualifizierten Werkstoffen haben wir den passenden Werkstoff für viele industrierelevante Anwendung. Mit unserer eigenen Verdüsungsanlage und der entsprechend ausgelegten Peripherie zur Qualitätskontrolle und Aufbereitung von Metallpulvern können wir auch individuelle Sonderlegierung in Mengen bis ca. 50 kg effizient herstellen und im Metall 3D-Druck Prozess qualifizieren.
Die weltweit schnellste Qualifizierung
neuer Metall 3D-Druck Werkstoffe
Die firmeninterne Prozesskette bei Rosswag ermöglicht die ganzheitliche und schnelle Werkstoffqualifizierung für die additive Fertigung. Von der Verdüsung individueller Legierungen zu Metallpulver, über simulationsgestützte Parameterstudien im LPBF-Prozess, bis zur umfassenden Analytik der Probekörper lassen sich hierbei sehr kurze Zykluszeiten realisieren. Sie erhalten erste Ergebnisse zu Ihrer Werkstoffqualifizierung innerhalb weniger Tage.
Der Metalldruck, auch bekannt als 3D Metall Druck, ist eine fortschrittliche Technologie, die es ermöglicht, hochkomplexe Metallteile schichtweise zu erschaffen. Diese Technologie hat die traditionelle Metallverarbeitung revolutioniert und bietet eine Vielzahl von beeindruckenden Eigenschaften, die in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt werden können. Bei dieser Methode wird ein spezielles Metallmaterial, oft in Form von Metallpartikeln oder Pulvern, verwendet, um Schicht für Schicht präzise dreidimensionale Strukturen zu erstellen. Diese Technologie hat sich als entscheidender Bestandteil in der modernen Industrie etabliert, da sie die Produktion von Metallteilen mit außergewöhnlicher Stabilität, bemerkenswerten Materialeigenschaften und komplexen Geometrien ermöglicht.
Der Prozess des Metalldrucks beginnt mit der Erstellung eines digitalen Modells des gewünschten Metallteils. Dieses Modell wird dann von der Technologie in Anweisungen für den Druckkopf und die Maschine umgewandelt. Während des Druckvorgangs werden Schichten des Metallmaterials schichtweise abgeschieden und miteinander verbunden, um das endgültige Teil zu formen. Die Oberfläche der hergestellten Metallteile kann sowohl glatt als auch texturiert sein, wodurch die Haptik und das Erscheinungsbild je nach Bedarf angepasst werden können. Diese Technologie ermöglicht es auch, eine breite Palette von Metallmaterialien wie Werkzeugstahl, Edelstahl und Titanlegierungen zu verwenden, was ihre Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Branchen erweitert.
Die Vorteile des Metalldrucks sind vielfältig. Die hohe Präzision und Wiederholbarkeit des Verfahrens gewährleisten, dass jedes hergestellte Teil die gewünschten Eigenschaften und Dimensionen aufweist. Dies ist besonders wichtig in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Automobilindustrie, in denen Funktionsbauteile mit engen Toleranzen benötigt werden. Darüber hinaus ermöglicht der Metalldruck die Schaffung von komplexen Strukturen und internen Hohlräumen, die mit herkömmlichen Herstellungsmethoden schwer oder unmöglich herzustellen wären. Obwohl die Technologie beeindruckende Möglichkeiten bietet, gibt es auch Faktoren wie den Preis, die Produktionsgeschwindigkeit und die Größe der Stückzahlen, die von Unternehmen berücksichtigt werden müssen, bevor sie sich für den Metalldruck als Fertigungsmethode entscheiden. Die Sinterung, ein wichtiger Schritt im Metalldruckprozess, trägt zur Stabilität und Festigkeit der hergestellten Teile bei, was sie für eine breite Palette von Anwendungen in der Industrie geeignet macht.
Folgend die wichtigsten Fragen und Antworten zum Metalldruck:
Was ist Metall 3D-Druck / Metalldruck?
Metall 3D-Druck, auch bekannt als Additiver Fertigung, ist ein Prozess zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten durch Aufbau von Schichten aus Metallpulver. Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines digitalen 3D-Modells des Objekts, das dann in ein Dateiformat konvertiert wird, das von dem Metall 3D-Drucker gelesen werden kann. Der Drucker verwendet dann einen Laser oder Elektronenstrahl, um das Pulver Schicht für Schicht zu schmelzen und zusammenzufügen, bis das endgültige Objekt vollständig ist.
Vorteile des Metall 3D-Drucks
Es gibt viele Vorteile bei der Verwendung von Metall 3D-Druck für industrielle Fertigung, darunter:
- Hohe Präzision und Genauigkeit: Metall 3D-Druck ermöglicht die Erstellung von Formteilen mit anspruchsvoller Geometrie und engen Toleranzen, die mit traditionellen Fertigungsmethoden schwierig oder unmöglich zu produzieren wären.
- Kosteneffektivität: Der Metall 3D-Druck reduziert die Notwendigkeit teurer Werkzeuge und Formen, was ihn zu einer kosteneffektiven Option für kleinere Produktionsläufe oder Prototypen macht.
- Flexibilität: Metall 3D Druck kann verwendet werden, um eine breite Palette von Teilen herzustellen, von Luft- und Raumfahrt- und medizinischen Komponenten bis hin zu Schmuck und Kunst.
Welche Metall 3D-Druck Verfahren gibt es?
Beim Metall 3D-Druck gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher additiver Fertigungsverfahren zur Bauteilherstellung mit jeweiligen Vor- und Nachteilen beispielsweise hinsichtlich Kosten, Bauteilabmessungen, Werkstoffauswahl und Bauteilkomplexität.
LPBF (Laser Powder Bed Fusion, PBF-LB) oder SLM® (Selective Laser Melting, Selektives Laserschmelzen)
- Mit über 90 % Marktanteil wird der LPBF-Prozess am häufigsten zur Herstellung von funktionalen Metall 3D-Druck Bauteilen angewandt. Dieser ist damit auch der bei Rosswag bevorzugt eingesetzte Prozess zur Herstellung von Metallbauteilen für industrielle Anwendungen. Ein oder mehrere Laser dienen dabei als Energiequelle zum lokalen Aufschmelzen des Metallpulvers im Pulverbett.
- Weitere oft verwendete Verfahrensbezeichnungen für den LPBF-Prozess sind DMLS (Direct Metal Laser Sintering), LaserCUSING, ALM (Additive Layer Manufacturing), LMF (Laser Metal Fusion), LBM (Laser Beam Melting).
Das zu fertigende Bauteil wird aus Metallpulver Schicht für Schicht mithilfe des Lasers durch Mikroschweißprozesse aufgebaut. Dabei entsteht das physikalisch dichte Bauteil endkonturnah im Pulverbett. Nicht aufgeschmolzenes Metallpulver kann nach dem Bauprozess größtenteils wiederverwendet werden.
Durch den schichtweisen Aufbau beim Metall 3D-Druck können selbst hochkomplexe Geometrien ohne Mehraufwand erzeugt werden. Zu funktionsoptimierten Geometrien zählen beispielsweise konturnahe, innenliegende Kanalstrukturen, durch die eine wesentlich bessere Kühl- oder Heizwirkung realisiert werden kann. Darüber hinaus ergeben sich auch Möglichkeiten, die Funktionen von komplexen Baugruppen in einem Bauteil zusammenzufassen. Bei diesem als Integralbauweise bezeichneten Design wird der Nachbearbeitungs- und Montageaufwand reduziert, da einzelnen Komponenten schon während der Fertigung miteinander kombiniert werden. Auch Leichtbauanwendungen profitieren vom Metall 3D-Druck, da durch Topologieoptimierung, eingebrachte Hohlräume oder Wabenstrukturen an unbelasteten Geometriebereichen hohe Gewichtseinsparungen bei guter Steifigkeit realisiert werden können.
EBM (Eletron Beam Melting, PBF-EB)
- Ein mit LPBF vergleichbarer Prozess mit Elektronenstrahlen als verwendete Energiequelle und meist höheren Prozesstemperaturen.
DED (Direct Energy Deposition)
- Beim DED-Prozess wird über eine Düse pulverförmiges oder drahtförmiges Ausgangsmaterial zugeführt und mit einem Laser, Elektronenstrahl oder Lichtbogen aufgeschmolzen. Damit sind auch mehrachsige Auftragsprozesse an großen Komponenten möglich. Je nach verwendeter Verfahrenskombination wird der Prozess als Laser Metal Deposition (LMD), Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM), Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) oder Wire Laser Additive Manufacturing (WLAM) bezeichnet.
Metal Binder Jetting
- Auch aus dem Kunststoffbereich bekannt, wird beim Metal Binder Jetting Metallpulver im Pulverbett durch einen Binder selektiv verklebt. Anschließend wird das dabei entstandene Grünteil über thermische Prozesse vom Binder befreit und zu einem dichten Bauteil gesintert.
Fused Deposition Modeling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF)
- Wie beim Kunststoff 3D-Druck für den Heimgebrauch wird ein Filament schichtweise aufgeschmolzen und abgelegt. Im Filament befinden sich jedoch hierbei Metallpulverpartikel, welche anschließend durch Entbindern und Sintern zu einem dichten Metallbauteil verbunden werden.
Wann ist der Metall 3D-Druck sinnvoll für mein Bauteil und meine Anwendung?
Ein Bauteil wird nicht besser oder innovativer sobald es additiv hergestellt wurde und der Metall 3D-Druck ist auch kein Rettungsschirm für ein missglücktes Bauteildesign.
Deshalb ist es wichtig bereits im Konstruktions- und Entwicklungsprozess zielgerichtet hinsichtlich der additiven Prozesskette und den daraus resultierenden Mehrwerten für die spätere Anwendung zu planen. Wir unterstützen gerne mit unseren Engineering-Dienstleistungen und können gemeinsam mit unseren Kunden auf viele innovative Referenzprojekte als Inspiration zurückblicken.
Was kostet Metall 3D-Druck?
Wenn es um den direkten Vergleich der Produktionskosten von Bauteilen aus dem Metall 3D-Druck gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren geht, können wir mit einer ganzheitlichen Kostenbetrachtung oftmals sehr schnell weiterhelfen, ob sich die additive Fertigung auch für Ihre Anwendung technisch und finanziell lohnt.
Bei Prototypen und Kleinserien kann der Metall 3D-Druck mit schnellen Lieferzeiten und der werkzeuglosen Fertigung signifikante Vorteile erzielen – speziell wenn Zeit höher priorisiert ist als Kosten. Alle notwendigen Prozesse vor und nach dem Metall 3D-Druck sind bei Rosswag Engineering aus einer Hand für maximale Effizienz verfügbar.
Bei Serienbauteilen besteht der Vorteil des Metall 3D-Druck Prozesses oftmals in der funktionsoptimierten Geometrie des Bauteils. Können dadurch beispielsweise nachfolgende Prozessschritte in der Zerspanung oder Montage eingespart werden, gibt es einen Kostenvorteil. Darüber hinaus lassen sich mittels des Metall 3D-Drucks auch Mehrwerte in das Bauteil einbringen, welche über konventionelle Fertigungsverfahren nicht zu realisieren sind. Dadurch ergeben sich trotz möglicherweise höherer Herstellkosten speziell im nachfolgenden Betrieb signifikante Kosteneinsparungen. Beispiele hierzu finden Sie bei unseren Referenzprojekten.
Was kosten metallische Bauteile aus dem 3D-Druck?
Die Kosten im Metall 3D-Druck Prozess sind zum Großteil vom zu erzeugenden Bauteilvolumen abhängig. Je nach Material und verwendeten Prozessparametern liegen die Kosten in unserem LPBF-Prozess dadurch bei 3 – 15 €/cm³. Wir erstellen Ihnen gerne ein detailliertes Angebot und beraten Sie zu Ihren Anforderungen.
+49 7240 9410-131
info@rosswag-engineering.de
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