Hybride additive subtraktive Fertigung und Produktion

Es wurde viel über das Versprechen der additiven Fertigung geschrieben und darüber, wie bald alles auf Abruf in 3D gedruckt werden wird, was eine glänzende Zukunft einläutet. 3D-Druck gibt es mittlerweile für so unterschiedliche Gegenstände wie Schuhe, Autos und sogar Häuser. Obwohl die traditionelle subtraktive Fertigung und Produktion nicht den Sexappeal des 3D-Drucks hat, ist sie dennoch das Rückgrat der Fertigung und sorgt für niedrigere Kosten und höhere Präzision.

Es ist klar, dass sowohl die additive als auch die subtraktive Fertigung und Produktion nebeneinander bestehen müssen, aber werden sie verschmelzen? Werden wir in Zukunft über hybride Fertigung sprechen, ohne zwischen beiden zu unterscheiden?

Der 3D-Druck steht im Rampenlicht

Diesen Monat kündigte Liebherr aus Deutschland die erste 3D-gedruckte primäre Hydraulikkomponente für die Flugsteuerung an, die in einem Airbus-Flugzeug geflogen wird. Ihre Ankündigung lobt die Vorzüge des 3D-Drucks, der eine Gewichtsreduzierung von 60 % bei 30 % weniger Platz bietet. Während die Gewinne beeindruckend sind und viele Vorteile bieten, wird in der Pressemitteilung nicht erwähnt, dass der 3D-gedruckte Ventilblock noch einen subtraktiven Herstellungsprozess durchlaufen musste:maschinelle Bearbeitung, Fräsen, Gewindeschneiden usw. 3D-Druck allein kann dies nicht erreichen Toleranzanforderungen, noch etwas so Einfaches wie Gewindebohrungen vorsehen. Trotz aller inhärenten Vorteile ist der 3D-Druck im Grunde eine Möglichkeit, ein anspruchsvolles Gussteil herzustellen.

Nachdem der Ventilblock durch Lasersintern von Titanpulver 3D-gedruckt worden war, folgte er einem traditionellen Herstellungsprozess, der den Transport zu Fräs- und Endbearbeitungsgeräten (jeweils mit möglicherweise neuen Vorrichtungen) erforderte. Trotz aller Vorteile des 3D-Drucks kann man sich selten darauf verlassen, ein fertiges Teil herzustellen. Und wenn ein Teil immer noch mit herkömmlichem Gießen und Fräsen hergestellt werden kann, sind die Kosten geringer als beim 3D-Druck.

Mit freundlicher Genehmigung der Firmengruppe Liebherr

Ist Einzelsystem-Hybridfertigung die Antwort?

Angesichts der Tatsache, dass 3D-gedruckte Teile oft subtraktive Methoden benötigen, um den Herstellungsprozess abzuschließen, warum nicht einen 3D-Drucker kombinieren, der auch Fräsen und Bearbeiten ausführen kann? Nun, die Matsuura Machinery Corporation hat genau das mit der Einführung ihrer Lumex-Serie getan – einer Hybridmaschine, die Lasersintern mit hochpräzisem Schaftfräsen kombiniert. Die kombinierten Technologien ermöglichen die Herstellung von Teilen mit komplexen Geometrien für den Formenbau, wie interne Kühlkanäle und tiefe Schlitze, mit produktionsbereiter Oberflächengüte und Genauigkeit, die durch Präzisionsfräsen erreicht werden kann.

Matsuura behauptet, dass die Lumex-Maschinen ein komplexes Teil wie das abgebildete in der Hälfte der Zeit und zu den halben Kosten herkömmlicher Methoden herstellen können, und dass die resultierende Form Teile aufgrund der besseren Formkühlung durch interne Kühlkanäle schneller und mit höherer Qualität produziert in der Form.

Mit freundlicher Genehmigung von Matsuura

Ist das die Zukunft?

Ist diese Art von Hybridmaschine die Welle der Zukunft oder werden sie aufgrund der Kosten, der Teilegröße und der Werkzeugbeschränkungen ein Spezialsystem bleiben, das nur dann verwendet wird, wenn die Herstellungsprozesse ihre Anforderungen diktieren? Es kann sein, dass dieser Maschinentyp nur für die High-End-Präzisionsfertigung verwendet wird, bei der die Kosten der Maschine von den Vorteilen bei weitem aufgewogen werden. Oder sobald Designer sich der Möglichkeiten bewusst sind, können Designs geändert werden, um die Vorteile einer Hybridmaschine zu nutzen, was den Bedarf an dieser Art von Maschine erhöht und ihre Kosten senkt.

Raum wird da sein

Es ist immer schwierig, die Zukunft vorherzusagen – schwer zu sagen, ob diese Hybridmaschinen die Welle der Zukunft sind oder eine Spezialität bleiben werden. Eines ist jedoch klar:Fortschrittliche Fertigungstechnologien erfordern alle 3D-Modellierungs- und Visualisierungslösungen. Und Spatial wird da sein, um OEMs dabei zu unterstützen, Lösungen rund um diese neue Maschinenklasse zu entwickeln, sei es der CGM Core Modeler für präzise Darstellungen, CGM Polyeder für die Hybridmodellierung und/oder HOOPS Visualize, um die Interaktion mit dem Modell zu ermöglichen. Spatial SDKs werden dazu beitragen, diese Zukunft voranzutreiben.