3D-Metalldrucktechnologie und -prozesse:Ein genauer Blick

Die vierte industrielle Revolution ist da

In den letzten 300 Jahren ist die Menschheit sehr gut darin geworden, Teile in großem Maßstab herzustellen. Die ersten drei industriellen Revolutionen führten zur Steigerung der Produktivität um Größenordnungen. Die erste industrielle Revolution führte die Dampfkraft ein, die zweite brachte das Konzept einer schlanken Montagelinie und die dritte Revolution brachte Rechenleistung und Automatisierung. Wir befinden uns jetzt in der vierten industriellen Revolution, in der die digitale Fertigung wieder die Kraft der Hebelwirkung freisetzt und noch mehr Fertigungskapazitäten ermöglicht. Aber es gibt ein Problem:Die Produktion von kleinen Stückzahlen, insbesondere mit hoher Variabilität, bleibt eine Herausforderung. Der limitierende Faktor ist wiederum ein einzelner Mensch, der zum Einrichten, Einspannen, Programmieren und Bedienen von Spezialteilen benötigt wird. Alle bisherigen industriellen Fortschritte waren in diesen einmaligen Szenarien nicht in der Lage, die gleiche Hebelwirkung zu erzielen.

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Eine Lösung für das Einzelteilproblem

Steigen Sie ein in den funktionalen 3D-Druck von Markforged. Erstmals gibt es eine Alternative zu herkömmlichen Fertigungsverfahren, die Teile mit endverbrauchsgerechten Eigenschaften liefert. Die Einführung des Metall-3D-Druckverfahrens ADAM hat das Problem gelöst, das Hersteller seit Jahrhunderten beschäftigt:Wie produziere ich effizient Einzelteile? Die Produktion von Kleinserien- und High-Mix-Teilen ist perfekt für eine 3D-Metalldrucktechnologie geeignet, da alle Barrieren, die bisher in der konventionellen Fertigung standen (Einrichten, Einspannen, Programmieren etc.) weitestgehend beseitigt sind. Jetzt kann ein komplexer Fertigungsplan über eine Cloud-basierte Softwarelösung aus der Ferne verwaltet werden und eine Druckerflotte über mehrere Regionen hinweg steuern. Wir treten mit dem 3D-Druck in die Ära der verteilten Fertigung ein, ähnlich wie das diskretisierte Computing die Welt vor über 20 Jahren revolutionierte.

Metall-3D-Druck ist nicht neu und schon gar nicht von Markforged erfunden – warum also jetzt? Das Metall-3D-Druckverfahren von ADAM stellt einen bahnbrechenden technologischen Fortschritt dar, der die Eintrittsbarriere im Vergleich zu anderen Metalldrucktechnologien um den Faktor 10 senkt. Dies bedeutet, dass die Ausrüstungskosten geringer sind, der Anlagenbedarf geringer ist und – was noch wichtiger ist – die mit dieser Technologie hergestellten Teile auch drastisch billiger sind. Bei Materialien wie Edelstahl 17-4 PH, Werkzeugstahl A2, Werkzeugstahl H13 und bald Inconel 625 und Titan 6Al-4V ist es leicht zu erkennen, warum diese Technologie in der Branche Aufsehen erregt. Fertigungsunternehmen suchen jetzt nach Metalladditivtechnologien, um Werkzeuge, Vorrichtungen, funktionale Prototypen und die Produktion von Kleinserienteilen zu ergänzen. Nie war es einfacher, Einzelstücke aus Metall herzustellen.

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So funktioniert der ADAM-Prozess

Das ADAM-Metalldruckverfahren basiert auf 50 Jahren Erfahrung im Metallspritzgießen (MiM). Anstatt eine Form zu verwenden (deren Herstellung selbst erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand erfordert), verwendet der ADAM-Prozess stattdessen einen 3D-Drucker, um die ursprüngliche Geometrie im grünen Zustand zu erreichen. Dies wird durch ein FFF (Fused Filament Fabrication) oder Extrusions-Druckverfahren erreicht, bei dem ein Spezialfilament aus Metallpartikeln und zwei Bindemitteln verwendet wird. Sobald das Teil gedruckt ist, wird es einer Lösungsmittelwäsche unterzogen, in der ein Teil des Bindemittels passiv entfernt wird. Dieser Waschschritt ist ein Batch-Prozess, sodass mehrere Teile gleichzeitig verarbeitet werden können. Wenn das Teil vollständig gewaschen ist, was durch eine angestrebte Massenreduzierung angezeigt wird, wird es in einen Ofen gegeben. Dieser Ofen durchläuft einen Automatisierungszyklus und erhöht die Temperatur, um zuerst das restliche Bindemittel auszubrennen und dann die Metallpartikel vollständig zusammenzusintern. Es ist erwähnenswert, dass der Ofen auch ein Batch-Prozess ist, sodass mehrere Teile (der gleichen Metallurgie) gleichzeitig betrieben werden können. Das Endergebnis ist ein gebrauchsfertiges Metallteil, das bei Bedarf weiter nachbearbeitet werden kann.

Nicht alle Teile sind jedoch gute Kandidaten für das ADAM 3D-Metalldruckverfahren. Letztendlich ist dies ein Werkzeug, und einige Werkzeuge sind für bestimmte Aufgaben besser geeignet (denken Sie an eine Drehmaschine statt einer Fräse). Bei der Technologie gibt es Größen- und Geometriebeschränkungen, die eingehalten werden müssen, um erfolgreiche Teile zu produzieren. Die am besten geeigneten Teile werden unter Berücksichtigung des Prozesses konstruiert – diese Vorgehensweise wird am häufigsten als DfAM (Design for Additive Manufacturing) bezeichnet. Ein gutes Beispiel dafür ist das unten abgebildete Stanley Black &Decker Aktuatorgehäuse. Wenn die Benutzer innerhalb der Richtlinien arbeiten, eignet sich der ADAM-Prozess hervorragend zur Herstellung von Metallteilen für Werkzeuganwendungen zur Unterstützung von additiven Fertigungsstandorten, Kleinserien, High-Mix-Teilen sowie funktionalen Prototypen.

Die vierte Revolution und die Zukunft der Fertigung

Die vierte industrielle Revolution der digitalen Fertigung verändert bereits die Fertigungslandschaft. Die Einführung des diskretisierten Metall-3D-Drucks ermöglicht es Unternehmen, das uralte Problem der wirtschaftlichen High-Mix- und Kleinserienfertigung von Teilen zu lösen. Das Metall-3D-Druckverfahren ADAM von Markforged ist die kostengünstigste und am einfachsten zu verwendende Metalldrucktechnologie auf dem Markt, um diesen Bedarf zu decken. Das umfassende Angebot von Markforged – einschließlich erstklassiger Software und einer vollständigen Palette von Werkstoffen in technischer Qualität, die Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Metalle umfassen – ermöglicht es den Kunden, eine Vielzahl von Problemen zu lösen, mit denen sie traditionell konfrontiert waren.

Wenn Sie mehr über das Metall-3D-Druckverfahren ADAM und den Metal X-Drucker von Markforged erfahren möchten, fordern Sie eine Produktdemo auf unserer Website an.