Interview:HPs Global Head of Metals zu den Auswirkungen von HP Metal Jet

HP ist ein Unternehmen, das Schlagzeilen nicht fremd ist:2016 hat es mit der Einführung seiner Multi Jet Fusion-Technologie Wellen in der 3D-Druckindustrie geschlagen.

Als erster Vorstoß von HP in die additive Fertigung versprach die neue Technologie neue Möglichkeiten für die Produktion von industrietauglichen funktionellen Polymerteilen und Prototypen im kommerziellen Maßstab. Jetzt, zwei Jahre später, hat HP sein neuestes Angebot auf den Markt gebracht:HP Metal Jet, seine neue 3D-Drucktechnologie für die Massenfertigung von Metallteilen in Serienqualität.

AMFG sprach kürzlich mit dem Global Head of . von HP Metals, 3D Printing Business, Dr. Tim Weber, um mehr über die Entwicklung des Unternehmens hin zu Metallen und die weiteren Auswirkungen von HP Metal Jet für die Endteilfertigung zu erfahren.

Umbruch einer 12-Billionen-Dollar-Industrie 

„Seit dem Start unseres Kunststoffgeschäfts vor zwei Jahren konzentrieren wir uns darauf, dem Markt einen echten Mehrwert zu bieten“, sagt Weber. „Wenn wir heute an den 3D-Druck denken, wird die Technologie immer noch hauptsächlich für Prototyping- und Spezialproduktionsanwendungen verwendet. Wenn wir alles berücksichtigen – Hardware, Materialien, Software usw. – ist der Markt wahrscheinlich nur 10 Milliarden Dollar wert. Das ist nur ein Bruchteil der 12 Billionen US-Dollar, die der gesamte Fertigungssektor weltweit wert ist.“

Die Vision von HP besteht darin, den Fertigungssektor durch seine 3D-Drucktechnologien zu revolutionieren, und dazu gehört auch der Metallfertigungssektor. Obwohl HP Metal Jet Teil dieser Vision ist, gibt es jedoch zunächst Herausforderungen, die bewältigt werden müssen. Weber identifiziert drei Bereiche, für die HP sich verpflichtet fühlt.

“Wenn wir ein System erstellen möchten, mit dem Millionen von Teilen produziert werden können, müssen wir zunächst sicherstellen, dass es absolut robust ist und normalen Fertigungsumgebungen standhält. Daneben müssen wir auch Teile herstellen, die als Endteile für verschiedene Anwendungen geeignet sind.“

Weber weist auch auf die Herausforderungen beim Material hin:„Der Materialpreis ist ein weiterer entscheidender Faktor :Die Materialien sind sehr kostspielig und bei der Herstellung dreht sich alles um die Kosten. Wenn Sie über eine Produktionsmethode verfügen, mit der Teile kostengünstiger hergestellt werden können, werden die meisten Hersteller sofort umsteigen. Aber wir müssen dafür sorgen, dass die Materialkosten insgesamt gesenkt werden.

„Der zweite Teil ist die Materialauswahl. Bei Tausenden von verfügbaren Kunststoffen und verschiedenen Metalllegierungen müssen wir einen optimierten Ansatz ermöglichen. Deshalb haben wir eine offene Materialplattform für Kunststoffe und Metalle geschaffen, um dies zu ermöglichen.“

Der Ausgangspunkt:HP Multi Jet Fusion

Bevor Sie sich mit Metal Jet befassen, lohnt sich zunächst ein Blick auf die Reise von HP zur additiven Fertigung, die mit der Multi Jet Fusion-Technologie begann.

HP Multi Jet Fusion verwendet ein Binder-Jetting-Verfahren, bei dem Kunststoffpulver über das Bett verteilt wird. Ein Fixiermittel, das Infrarotenergie absorbiert, wird auf einen Bereich des Teils gespritzt, der mit der PageWide-Technologie von HP verfestigt werden muss. Die Infrarotenergie wird vom Material absorbiert, schmilzt die Kunststoffe und baut das Teil langsam auf.

Bisher umfasst das Portfolio der HP Multi Jet Fusion Drucker den 4200 und den 4210, und das Unternehmen hat eine kleinere, integrierte Version dieses Systems angekündigt, die HP Jet Fusion 500/300 Serie, die farbig drucken kann. Insbesondere berichtet Weber, dass ein Kunde, Forecast 3D in den USA, derzeit Teile in Millionenhöhe produziert und nun über 24 Drucker verfügt, die rund um die Uhr in Betrieb sind.

„Mit Kunststoff machen wir den Sprung in die Produktion“, sagt Weber. „Unser Ziel ist es, die additive Fertigung zu demokratisieren, bei der Benutzer, die bisher nur Prototypen erstellten, mit genau derselben Technologie direkt in die Fertigung einsteigen können.“

Von Kunststoff zu Metall

Die Multi Jet Fusion-Technologie von HP bietet die perfekte Startrampe für Metal Jet.

Der Übergang zum 3D-Metalldruck ist jedoch nicht ohne eigene Herausforderungen.

„Da es hier um Fertigung und nicht um Prototypen geht, sind Kosten entscheidend“, sagt Weber. „Die Hersteller von 3D-Druckern müssen eine überlegene Wirtschaftlichkeit aufweisen, die es uns ermöglicht, nicht mit anderen additiven Fertigungsunternehmen, sondern mit traditionellen Methoden wie Feinguss, Metallspritzguss und CNC zu konkurrieren. Gleichzeitig müssen wir sicherstellen, dass wir mit der Technologie qualitativ hochwertige und normgerechte Teile herstellen können.“

Die Binder-Jetting-Technologie baut auf dem Multi Jet Fusion-Verfahren auf und nutzt Metallspritzguss ( MIM) Pulver. Insbesondere soll Metal Jet bis zu 50-mal produktiver sein als vergleichbare Binde- und Lasersintertechnologien auf dem heutigen Markt und in der Lage sein, isotrope Teile zu produzieren, die den ASTM-Standards entsprechen.

„Wir haben die grundlegende Multi Jet Fusion-Plattform genommen und den Drucker so umgebaut, dass er für Metallpulver anstelle von Kunststoffpulver funktioniert“, erklärt Weber. „Anstatt jedoch ein Fixiermittel zu versprühen, versprühen wir ein Bindemittel. Die HP Latex-Tintentechnologie ist das, was wir bei der Herstellung unseres Bindemittels nutzen, weil es wirklich starke grüne Teile macht und nicht viel braucht.“

„HP ist wahrscheinlich das beste Digitaldruckunternehmen der Welt. In allen unseren Druckern verwenden wir aus Inkjet-Sicht genau die gleiche Technologie. Im Laufe von 30 Jahren haben wir gelernt, wie wir all diese unterschiedlichen Dinge mit unserer thermischen Inkjet-Technologie drucken können. Mit dieser umfassenden Expertise haben wir ein bahnbrechendes Bindemittel geschaffen – ein Durchbruch in dem Sinne, dass beim Metallspritzgießen typischerweise mehr als 10 Gew.-% Bindemittel ausgebrannt werden müssen. In unserem Fall haben wir weniger als 1%, was eine Größenordnung weniger ist, was das Sintern schneller, kostengünstiger und viel einfacher macht.“

Für die Massenproduktion hat HP sein System zunächst mit Edelstahl auf den Markt gebracht. „Wir wollten sicherstellen, dass wir ein Material durchgängig perfektioniert haben“, erklärt Weber. „Es ist wichtig, sicherzustellen, dass wir eine Prozesskontrolle eingerichtet und eine Reihe von erforderlichen Toleranzen eingehalten haben. Wir werden uns bald auf andere Variationen von Edelstahl wie kohlenstoffarme Stähle und legierte Stähle ausweiten. Aber da wir uns zu Beginn für eine entscheiden mussten, haben wir uns für den 316I entschieden, der ein Arbeitspferd in der Branche ist.“

Weber glaubt, dass die proprietäre Technologie von HP, die sowohl Druck als auch Binder nutzt, der Schlüssel sein wird zur Erschließung eines nachhaltigen Wertversprechens für die additive Metallfertigung.

Die Kraft strategischer Partnerschaften

Neben der Markteinführung kündigte HP auch mehrere strategische Partnerschaften an, um das Potenzial des HP Metal Jet für funktionale Metallteile voll auszuschöpfen. Einer der Partner ist GKN Powder Metallurgy , einem großen Hersteller von Metallteilen, der täglich rund 13 Millionen Teile produziert. Die Partnerschaft hat bereits zu mehreren wichtigen Industriekunden geführt, darunter Wilo , ein führender Pumpenhersteller und Volkswagen . HP und Volkswagen setzen einen mehrjährigen Plan um, um Metal Jet in ihre Fertigungsstrategie zu integrieren.

Die Zusammenarbeit zwischen Volkswagen, GKN Powder Metallurgy und HP hat dazu geführt, dass die Herstellung von massenindividuellen Teilen wie individualisierten Schlüsselanhängern und außen angebrachten Typenschildern schnell bewertet werden kann.

Volkswagens mehrjähriger Plan für den Einsatz von HP Metal Jet sieht auch die Produktion von leistungsstärkeren Funktionsteilen mit erheblichen strukturellen Anforderungen wie Schaltknäufe und Spiegelhalterungen vor. Wenn neue Plattformen wie Elektrofahrzeuge in Massenproduktion gehen, wird erwartet, dass HP Metal Jet für zusätzliche Anwendungen wie den Leichtbau vollständig sicherheitszertifizierter Metallteile genutzt wird.

Die zweite bemerkenswerte Partnerschaft ist Parmatech , das über 40 Jahre Erfahrung im Metallspritzguss verfügt. Die Partnerschaft dient in erster Linie der medizinischen Industrie und bietet HP eine einzigartige Gelegenheit, in den Sektor einzudringen.

„Wir sind zwar die beste Druckerei der Welt, haben uns aber entschieden, mit denen zusammenzuarbeiten, die über Erfahrung in der Herstellung von Metallteilen für die Industrie verfügen“, erklärt Weber. „Mit GKN werden wir in der Lage sein, gemeinsam Teile für alle anderen Automobil- und Industriekunden zu produzieren. Parmatech ist sehr innovativ und die Medizinbranche bietet eine große Chance für Stahl. Unser Plan mit beiden Partnerschaften besteht darin, Druckereien an ihren Standorten einzurichten, wo sie mit dem, was wir einen Metal Jet Production Service nennen, mit ihren Kunden in Kontakt treten können.“

HP plant, seinen Produktionsservice für zielen auf Schlüsselindustrien ab, zu denen die Automobil-, Medizin- und Industriebranchen zählen.

Der Blick in die Zukunft

Wie sieht Weber die Entwicklung der additiven Fertigung in den nächsten 5 Jahren angesichts des Eintritts von HP in den Metall-AM-Markt?

„Ich denke, es ist eine wirklich aufregende Zeit für die Branche. Der 3D-Druck konzentrierte sich schon so lange auf das Prototyping und die Spezialproduktion von Kunststoffen und Metallen, aber jetzt sind wir an einem Punkt angelangt, an dem wir eine schnellere Akzeptanz der Technologie sehen. Dies wird sich nur fortsetzen, wenn wir mit der Umstellung vom Prototyping zur Fertigung beginnen.

„Wir bewegen uns letztendlich auf die nächste industrielle Revolution zu, bei der die verteilte Fertigung eine Schlüsselrolle spielen wird. Die Möglichkeit zu drucken, was Sie brauchen, wo und wann Sie es brauchen, wird enorme Auswirkungen auf die Weltwirtschaft haben. HP ist stolz darauf, Teil dieser Revolution zu sein.“

Der HP Metal Jet Production Service, bei dem Kunden Designs für die Massenproduktion hochladen, testen und qualifizieren sowie Teile erhalten können, geht Anfang 2019 live. Kommerzielle HP Metal Jet-Systeme sollen im Jahr 2020 allgemein freigegeben werden, zu einem Preis von weniger als 399.000 US-Dollar.

Weitere Informationen zu HP Metal Jet finden Sie unter:https://www8.hp.com/us/en/printers/3d-printers/metals.html