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Donnerstag, 21. Februar 2019

Additive Fertigung

Bauraum im XXL-Format

Von Stefan Asche | 16. November 2017 | Ausgabe 46

General Electric hat am Dienstag einen Metalldrucker vorgestellt, der dank eines innovativen Technologiekonzepts in neue Dimensionen vorstößt.

BU Atlas
Foto: GE

Die Atlas-Maschine hat eine Kantenlänge von 2 m. Im Inneren sorgt ein Portalsystem dafür, dass Metallpulver und Laserenergie stets an der richtigen Stelle zusammentreffen.

Frank Herzog kennt sich aus mit großen Maschinen. Seine Concept Laser GmbH aus dem bayerischen Lichtenfels vertreibt eine Metalllaserschmelzanlage mit einem Bauvolumen von satten 160 l. Lange galt das als Weltrekord. Doch am Dienstag wurde diese Marke regelrecht pulverisiert. Im Rahmen der Messe „Formnext“ in Frankfurt stellte der US-Konzern General Electric (GE), zu dem Concept Laser inzwischen gehört, sein „Atlas“-Projekt vor. Die neue Benchmark liegt nun bei 1000 l – vorerst. „Das System ist problemlos skalierbar“, unterstreicht Herzog. „Wir schlagen also ein neues Kapitel im Bereich des Pulverbettschmelzens auf.“ Möglich wird dieser Dimensionssprung durch ein völlig neues Technologiekonzept.

Beim klassischen Pulverbettverfahren wird das Metallpulver schichtweise per Rakel im gesamten Bauraum verteilt. Ein Laser, der von einem stationären Scannersystem umgelenkt wird, verschmilzt die Partikel dann an den Stellen, an denen das Bauteil entstehen soll. Die maximale Bauraumgröße wird also u. a. limitiert von der Scannerleistung. Denn ab einem gewissen Abstand zwischen Spiegel und Bauteil ist der Laserfokus nicht mehr optimal.

Umgangen wurde das Problem bisher, indem die Zahl der Laser und Scanner im Drucker erhöht wurde. Dann aber wird die Anlagensteuerung sehr komplex: Die Strahlen dürfen sich nicht kreuzen, gleichzeitig müssen Schweißbahnen in Nahtbereichen genauso perfekt ausgeführt werden wie solche, die Ergebnis eines kontinuierlichen Schmelzprozesses sind. Deshalb hat sich bisher kein Hersteller an mehr als vier Strahlquellen herangetraut.

GE umgeht dieses Dilemma, indem die Scanneroptik an ein Portalsystem gekoppelt wird. Die Spiegel lassen sich also entlang von drei Achsen im Bauraum frei bewegen. Der Laserstrahl wird dabei via Glasfaser zugeleitet. Der Fokus ist somit stets optimal. Die Laserleistung liegt bei 1 kW.

Auch die Pulverzufuhr ist an das Portalsystem gekoppelt. „Wir bringen den Rohstoff also nur dort hin, wo er auch gebraucht wird“, so Herzog. „Das reduziert den Materialeinsatz dramatisch.“ Wie das genau erfolgt, gibt GE derzeit jedoch noch nicht preis.

Die Aufbaurate des Atlas-Systems liegt bei vergleichsweise bescheidenen 20 cm3/h. Künftig soll sie auf immerhin 40 cm3/h erhöht werden. Andere Drucker schaffen trotzdem ein Vielfaches.

Gebremst wird der Gigant durch die nötigen Verfahrwege. „Die Druckgeschwindigkeit ist je nach Anwendungsgebiet aber eher nebensächlich“, meint Herzog. Als Beispiel verweist er auf ein Turboproptriebwerk von GE. „Vor der Nutzung von 3-D-Druckern bestand es aus 855 Teilen. Heute genügen uns 13. Der Montageaufwand wurde also minimiert. Gemessen daran fällt die lange Druckdauer kaum noch ins Gewicht.“ Auch beim Bau von Formen für den Spritzguss spiele die Herstellzeit keine große Rolle. „Mittels additiver Fertigung können wir konturnahe Kühlkanäle in das Werkzeug integrieren. Die Taktfrequenz kann also erhöht werden – und damit steigt der Output.“

Foto: Concept Laser

Frank Herzog, Geschäftsführer der GE-Tochter Concept Laser: „Wir schlagen ein neues Kapitel im Bereich des Pulverbettschmelzens auf.“

Zu den Kosten der Atlas-Anlage mag Herzog sich nicht äußern. Branchenkenner rechnen mit einem Preis von rund 3,5 Mio. $. Erste Betamaschinen sind bereits bei Kunden im Einsatz. Der offizielle Verkauf soll 2018 starten. Zielgruppe sind Firmen aus dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrt sowie der Öl-und Gasindustrie. „Zur Herstellung von Zahnersatz eignet sich Atlas nicht so sehr“, scherzt der Ingenieur.

Bei General Electric gibt es derweil wenig zu lachen. Im US-Leitindex Dow Jones Industrial Average ist das Unternehmen mit Kursverlusten von rund 37 % der mit Abstand größte Verlierer im bisherigen Jahresverlauf. Wenn es ganz bitter kommt, droht der erste Abstieg seit 110 Jahren. Damit würde Finanzgeschichte geschrieben: GE zählte zu den Gründungsmitgliedern, als der Dow 1896 an den Start ging, und ist seit 1907 ununterbrochen dabei.

Anders als in vorherigen Schieflagen – etwa während der Großen Depression der 1930er-Jahre oder der Finanzkrise 2008 – kann diesmal kein Börsencrash oder Wirtschaftskollaps verantwortlich gemacht werden. Analysten halten die Probleme größtenteils für hausgemacht. Ein Beispiel: GE machte sich mit dem Kauf der Energiesparte des Rivalen Alstom 2015 noch abhängiger von Öl- und Gas – just als die Preise einbrachen.

Anleger bereiten sich indes auf den Härtefall einer Dividendenkürzung vor. Das schien lange undenkbar. „Die Dividendenzahlungen von rund 8 Mrd. $ pro Jahr aufrechtzuerhalten, wäre eine Herausforderung“, warnt die Investmentbank Goldman Sachs.

Mit Material von dpa