Warum die automatische Pulverentfernung beim 3D-Druck so wichtig ist
Die additive Fertigung konnte sich in den letzten Jahren immer größerer Beliebtheit und Akzeptanz innerhalb verschiedener Branchen erfreuen. Die Investitionen von Unternehmen in den 3D-Druck stiegen rasant an und auch die Anzahl an 3D-gedruckten Endteilen wuchs kontinuierlich weiter. Im gleichen Atemzug wurden verschiedene CAD-Softwares entwickelt und die Möglichkeiten an zu verwendenden Materialien für den 3D-Druck werden noch heute ständig erweitert: Ob Kunststoff, Metall, Keramik oder auch Schokolade, Asche und Zucker – die Liste ist lang und wird immer länger. So vielzählig die Verfahren der additiven Fertigung sind, so zahlreich sind die Schritte zur Nachbearbeitung: dazu zählen beispielsweise das Entfernen der Stützstrukturen, die Oberflächenbearbeitung, Polieren oder auch das Lösen von überschüssigem Material. Besonders spannend an dieser Stelle des Post-Processings ist die Pulverentfernung.
Bei der Nutzung des pulverbasierten Metall-3D-Drucks muss, um das Objekt in Folgeprozessen bearbeiten zu können, eine Menge Pulver entfernt werden, welches sich in Kanälen und Hohlräumen des Bauteils befindet. Das nach dem Druck noch am Bauteil haftende Pulver wird heutzutage noch oft manuell entfernt. Mit großer Vorsicht und Genauigkeit muss das Pulver entfernt werden, zu hoch wäre sonst die Gefahr, das Bauteil im Reinigungsprozess zu beschädigen oder Probleme in Folgeprozessen zu verursachen. Denn für nachgelagerte Prozesse, beispielsweise die Wärmebehandlung, muss das Bauteil frei von jeglichem Pulver sein. Die manuelle Entpulverung additiv gefertigter Bauteile bringt allerdings einige Nachteile und Risiken mit sich.
Die manuelle Pulverentfernung kommt besonders bei filigranen Strukturen schnell an ihre Grenzen (Bild: Solukon Maschinenbau GmbH)
AM-Experten sehen Herausforderungen bei manueller Pulverentfernung
Das Unternehmen Solukon Maschinenbau, das sich auf Systeme zur Pulverentfernung von strahlgeschmolzenen Metall- bzw. Kunststoffbauteilen innerhalb der additiven Fertigung spezialisiert hat, befragte Experten aus der AM-Branche zu jenen Grenzen des manuellen Entpulverns. Die Ergebnisse der Blitzumfrage zeigen, dass Gesundheitsrisiken als größtes Problem bei der manuellen Pulverentfernung wahrgenommen werden. Denn beim manuellen Entpulvern geraten Anwender zwangsläufig in direkten Kontakt mit dem gesundheitsgefährdenden Feinstaub-Pulver. Auch die Gefahr von Explosionen wird von den Befragten wahrgenommen.
74% der befragten AM-Experten sehen es außerdem als schwierig an, wiederholbare Reinigungsergebnisse zu erzielen, wenn es um das händische Arbeiten im Entpulverungsprozess geht. Die Reinigungsergebnisse sind stark vom Geschick des jeweiligen Anwenders abhängig und lassen sich auf Grund von Erfahrungswerten nur in äußerst seltenen Fällen wiederholen. Dies führt dazu, dass eine gleichbleibende Reinigungsqualität nie zu 100 % gegeben werden kann.
Bedenkt man auch die Tatsache, welche größentechnischen und komplexen Möglichkeiten der 3D-Druck inzwischen angenommen hat (so werden mittlerweile Bauteile mit einer Höhe von bis zu einem Meter gedruckt), muss die Entpulverung von entsprechend großen und schweren Bauteilen ebenso reibungslos funktionieren. Hier kommt die manuelle Entpulverung schnell an ihre Grenzen. Der Bedarf nach einer automatisieren Lösung war also mehr als vorhanden, das bekräftigt auch Andreas Hartmann, CEO und Gründer von Solukon: „Der Bedarf nach automatisierter Entpulverung wurde uns in Zusammenarbeit mit einem Kunden bewusst. 2014 kam ein süddeutscher Automobilhersteller auf uns zu und erkundigte sich nach einer Möglichkeit, Pulver automatisch aus Bauteilen zu entfernen. In nur einem Jahr entwickelten wir die SFM-01 – das weltweit erste automatische Entpulverungssystem. Wiederum ein Jahr später gründeten Dominik Schmid und ich die Solukon Maschinenbau GmbH, die sich ganz der Herausforderung Depowdering widmet.“ Heute zählen führende Hersteller von 3D-Druckern wie EOS, SLM Solutions und AddUp, Institute wie die NASA sowie einige namhafte US-amerikanische Raketenbauer zu den Kunden von Solukon.
Andreas Hartmann hat schon früh die Wichtigkeit der automatischen Pulverentfernung erkannt (Bild: Solukon Maschinenbau GmbH)
Die automatisierte Pulverentfernung bringt dem 3D-Druck einen enormen Mehrwert
Seit dem Launch des weltweit ersten vollautomatisierten Entpulverungssystems im Jahr 2015 nimmt Solukon eine Vorreiterrolle im Bereich automatischer Entpulverung ein. Mithilfe der Solukon SPR®-Technologie können auch komplexe Bauteile schnell, einfach und vollautomatisch von Pulver befreit werden. Dabei wird das Bauteil in einer geschützten Atmosphäre durch automatisiertes Schwenken um zwei Achsen sowie gezielte Schwingungsanregung (Vibration) vollständig von Pulver befreit. Den Prozessschritt des Entpulverns zu automatisieren spart Zeit und das Recycling des nicht kontaminierten Pulvers bringt eine höhere Kosteneffizienz in der AM-Produktion. Mit automatisiertem Depowdering kann der gesamte Prozess der Pulverentfernung nach dem 3D-Druck nicht nur beschleunigt werden, sondern es können, anders als bei manuellen Verfahren, präzise und wiederholbare Reinigungsergebnisse erzielt werden.
Wer im Bereich der additiven Fertigung tätig ist, weiß, dass es wichtig ist, die einzelnen Prozessschritte möglichst eng zu vernetzen. Das Digital Factory Tool von Solukon leistet einen wichtigen Beitrag zur vollständigen Automation und Vernetzung der additiven Fertigung. Dieses Tool ermöglicht die problemlose Integration des automatisierten Entpulverns in den digitalen AM-Prozess. Ein Senor- und Schnittstellenkonzept sorgt für eine durchgängige Überwachung und Protokollierung des gesamten Entpulverungsprozesses. Das ist vor allem für sensible Bereiche wie Luft- und Raumfahrt sowie die Medizintechnik wichtig, die besonders hohe Anforderungen an die Transparenz im AM-Prozess stellen.
Dass sich automatisches Entpulvern längst in der Praxis erprobt hat, zeigen unzählige Anwendungsbeispiele von Solukon, das mehr als 180 Entpulverungssysteme im Feld hat. AddUp, ein französischer Hersteller von 3D-Druckern (PBF & DED), greift beispielsweise auf die Solukon SFM-AT800-S zurück, um komplexe Bauteile vollständig von Pulver zu befreien. „Die Pulverentfernung ist ein wichtiger Schritt nach dem Druckprozess, denn das Pulver kann zum Teil kohäsiv sein, d.h. es kann interne Kanäle im Bauteil verstopfen. Mit der Solukon SFM-AT800-S haben wir das ideale Entpulverungssystem in unsere Produktionslinie integriert“, sagt Medhi Offroy, Post-Processing Methods Engineer bei AddUp.
Mehr Informationen zur Pulverentfernung im 3D-Druck und wie Solukon den Markt durch die SPR® Technologie revolutioniert hat, finden Sie HIER.
Was ist Ihre Meinung zur Pulverentfernung im 3D-Druck? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit und kontaktieren Sie uns. Möchten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter und folgen Sie uns auf Facebook und Twitter, um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Außerdem sind wir auch auf XING und LinkedIN zu finden.
