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Dienstag, 23. Januar 2018

Produktion

Drucken in einer neuen Dimension

Von Stefan Asche | 2. November 2017 | Ausgabe 44

Eine Technologie aus Israel erlaubt die additive Fertigung von extrem großvolumigen Bauteilen aus Kunststoff.

BU Fit GDP Propeller
Foto: Fit AG

Der Massivit-Drucker produziert beim Dienstleister Fit AG erste Bauteile im Kundenauftrag. Die Technologie eignet sich besonders zur Herstellung von Werbeobjekten, Leuchtkörpern, Konzeptmodellen und Tiefziehformen.

Fast alles, was Konstrukteure sich ausdenken können, lässt sich im 3-D-Drucker umsetzen. Beispiele sind bionische Formen, Leichtbaustrukturen und konturnahe Kühlkanäle. Das viel zitierte Credo in diesem Zusammenhang lautet: Complexity for free! Nur an einem Punkt hört die Freiheit auf: In der Dimension. Die Bauteilgröße ist je nach Material und Druckverfahren stark limitiert. So lassen sich Kunststoffe mittels Schmelzschichtung maximal zu rund 1 m3 großen Objekten formen. Jedenfalls bisher. Jetzt schiebt das israelische Start-up Massivit diese Grenze deutlich nach oben. Der Bauraum ihres Druckers misst stolze 1,5 m x 1,8 m x 1,17 m. Das sind gut 3 m3 – was umgerechnet dem Volumen von rund 100 Bierkästen entspricht.

„Kleiner“ Bruder aus Berlin

Dies ist aber bei weitem nicht die einzige Besonderheit der neuen Maschine. Sie arbeitet außerdem extrem schnell. Pro Stunde kann sie 2 kg Material ausbringen. Die Schichtstärke kann zwischen 0,7 mm und 2,1 mm variiert werden. Ein Zielobjekt wächst damit zügig in die Höhe. Die Hersteller versprechen eine Aufbaurate von 0,33 m/h. Tatsächlich dürfte das aber wohl stark vom jeweiligen Baujob abhängen.

Möglich wird diese Geschwindigkeit durch ein Zusammenspiel aus Material und Prozesstechnik: Aus einem Extruder tritt ein hochviskoses, weiß-opakes Spezialgel aus, das mittels UV-Licht sofort ausgehärtet wird. Die einzelnen Schichten sind also unmittelbar nach dem Auftrag fest miteinander verbunden und belastbar. Das ermöglicht einen nahezu supportfreien Aufbau. Es ist beispielsweise möglich, einen Deckel mit 20 cm Durchmesser zu drucken, ohne vorher Stützstrukturen errichtet zu haben. Das spart Material. Um die Festigkeit des Objekts garantieren zu können, wird es nach Abschluss des Schichtungsprozesses eine Stunde lang von allen Seiten UV-bestrahlt.

Einen vermeintlichen Schwachpunkt des Materials (bzw. daraus geformter Objekte) offenbart ein Blick auf das Datenblatt: Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur liegt bei lediglich 55 °C. Wer gedruckte Teile in wärmeren Umgebungen nutzen will, muss sie deshalb mit Schaum ausfüllen und/oder beschichten. Entsprechende Nachbearbeitungen sind nach Herstellerangaben aber überhaupt kein Problem. Möglich seien außerdem Fillern, Spachteln, Lackieren, Folieren, Galvanisieren, Schleifen, Fräsen und Polieren.

Eingesetzt wird die Technologie u. a. in der Werbebranche. Mit ihrer Hilfe können großvolumige, hohle Bauteile zur Produktpromotion erstellt werden. Möglich sind außerdem exklusive Leuchtobjekte, da das ausgehärtete Material semitransparent ist. Auch als Tiefziehform lassen sich die gedruckten Objekte nutzen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Möbelherstellung – jedenfalls dann, wenn das Interieur keinen hohen Belastungen ausgesetzt werden soll.

Foto: Massivit

Wenn es groß werden muss: Selbst riesige Skulpturen lassen sich mit dem Massivit-Drucker vergleichsweise einfach erstellen.

 Sollte das Zielobjekt noch größer als der große Bauraum sein, so muss es in mehreren Teilen gedruckt werden. Verbunden werden die Fragmente dann mit dem Gel, das auch im Druckprozess genutzt wird. Zum Aushärten kommt ein Handscanner zum Einsatz.

Der rund 2,5 t schwere Drucker wird mit Konstruktionsdaten im üblichen STL-Format gefüttert. Sämtliche Programme, die zur folgenden Datenaufbereitung und Produktionsvorbereitung benötigt werden, sind im Kaufpreis von rund 400 000 € enthalten. Zusatzkosten fallen beim Material an. Je nach Abnahmemenge werden zwischen 150 €/kg und stolzen 300 €/kg fällig.

Wer die neue Technik testen will, ohne gleich einen Kredit aufnehmen zu müssen, kann spezialisierte Dienstleister in Anspruch nehmen. Die Fit AG aus Lupburg in der Oberpfalz ist das erste Unternehmen Deutschlands, das die Technik ins Portfolio aufgenommen hat. Zu den Konditionen verrät Vorstandschef Carl Fruth: „Die Preise für ein Bauteil hängen von den individuellen Anforderungen des Kunden ab.“ Stellschrauben seien beispielsweise Präzision, Oberflächenbearbeitung und Lieferfrist. Auch die Intensität der bisherigen Kundenbeziehung spiele eine Rolle. „Eine Firma, die für 500 000 € Umsatz pro Jahr steht, hat natürlich günstigere Preise als ein Betrieb, der einen Einmalauftrag im Volumen von 5000 € erteilt.“

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