16.03.2018 | Ausgabe 03/2018

Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) oder industrieller 3D-Druck von Metallen

Möglichkeiten heute und morgen - Interview mit Augustin Niavas (EOS)

Augustin Niavas (Foto: EOS)

Augustin Niavas (Foto: EOS)

Beim Thema industrieller 3D-Druck fällt uns Gießern zuerst das Drucken von Formen und Kernen zur modelllosen Herstellung von Prototypen und Einzelteilen ein. In diesem Bereich gibt es heute eine Reihe von Dienstleistern am Markt, und auch einige Gießereien verfügen bereits über eigene Druckkapazitäten. Der nächste logische Schritt ist die direkte Herstellung des metallischen Bauteiles unter Einsparung der Form. Wie in allen Bereichen des Prototypenbaus schreitet die Entwicklung auch hier rasend voran. Ein wichtiges Verfahren zur Herstellung metallischer Bauteile ist das Laserschmelzen, welches auch als industrieller 3D-Druck von Metallen oder Direktes Metall-Lasersintern bezeichnet wird. Die Frage lautet: Was kann der 3D-Druck von Metallen heute, und was ist in den nächsten Jahren zu erwarten? Dazu sprachen wir anläßlich der EUROGUSS im Januar mit Augustin Niavas von der EOS GmbH in Krailling bei München, der weltweit führende Technologieanbieter im industriellen 3D-Druck von Metallen und Kunststoffen.  

Gekühlter Werkzeugeinsatz im Einsatz (Foto: Exco)

Herr Niavas, welche Legierungen können aktuell im industriellen 3D-Druck verarbeitet werden?

A. Niavas: Zur Zeit sind es 16 Legierungen, die von Standardstahl-über Werkzeug- und Edelstähle bis hin zu Nickel-, Aluminium und Cobalt-Chrom-Legierungen reichen. Mehr zu den Legierungen findet man unter www.eos.info/werkstoffe-m . 

Wo liegen die Hauptanwendungsbereiche der hergestellten Bauteile?

A. Niavas: Ein wichtiger Anwendungsbereich ist die Luft- und Raumfahrt, aber auch Medizintechnik, der Energiesektor , der Bereich Formen- und Werkzeugbau und der Automobilindustrie sind hier zu nennen.

Welche Nachbehandlungsschritte sind für 3D-gedruckte Bauteile heute notwendig?

A. Niavas: Üblich ist Spannungsarmglühen, die Wärmebehandlung allgemein ist meist identisch zur Serienproduktion. Bei der Maßgenauigkeit muss man bei großen Bauteilen mit 03 bis 0,5 mm Aufmaß rechnen, bei kleinen Teilen können Genauigkeiten von 20 Mikrometer erreicht werden. Nichtsdestotrotz reicht z. B. die Oberflächenqualität nicht aus, um Gewinde direkt herstellen zu können. 

Wie fällt der Vergleich der Eigenschaften von gedruckten und gegossenen Bauteilen aus?

A. Niavas: Wir können Porositäten von 99,96 % sicherstellen – das ist vergleichbar mit Guss! Die erzeugten Gefüge sind ebenfalls vergleichbar, was zu ähnlichen mechanischen Eigenschaften führt. Die Spannungen in 3D - gedruckten Bauteilen sind höher, bei statischer Belastung verhalten sich gedruckte und gegossene Teile quasi gleich, im Bereich der dynamischen Beanspruchung gibt es Unterschiede.

Welche Bau- und Losgrößen sind im 3D-Druck wirtschaftlich?

A. Niavas: Maximalabmessungen der Bauteile im Metallbereich liegen bei 400 x 400 x 400 mm, größere Teile können natürlich aus mehreren Einzelzeilen zusammengesetzt werden. Üblich sind heute Prototypen und Kleinserien, z. B. Werkzeugeinsätze für die Automobilindustrie. Größere Serien werden wirtschaftlicher durch Druckgießen oder Umformen realisiert. Denkbar in naher Zukunft ist die Herstellung von Kleinserien bei Bauteilen mit hoher Funktionsintegration. Das wird aber noch etwas dauern, da das gedruckte Bauteil aktuell bei nicht konstruktionsoptimierten Geometrien beim 10- bis 20-fachen Preis liegen kann. 

Ist der 3D-Druck eine Alternative zum Feinguss?

A. Niavas: Die Gestaltungsfreiheit im industriellen 3D-Druck ist noch höher als beim Feinguss. Dies ist beispielsweise interessant für individuelle Anwendungen im Bereich der Medizintechnik. Auch die Herstellung von definierten Rauigkeiten kann in bestimmten Anwendungsfällen von Vorteil sein. Im Augenblick ist der industrielle 3D-Druck aber als Ergänzung zum Feinguss zu sehen. 

Wie sieht es mit dem Thema Simulation des Fertigungsprozesses aus?

A. Niavas: Die Simulation des 3D-Druckprozesses macht große Fortschritte. Ich hoffe, dass wir in etwa einem halben Jahr erste Ergebnisse vorstellen können.

Wie gestaltet sich Ihre Kundenstruktur?

A. Niavas: 60 bis 70 % unserer Kunden im Werkzeug- und Formenbau sind Dienstleister, die im Prototypengeschäft tätig sind. Es gibt zur Zeit noch keine Gießerei, die den industriellen 3D-Druck von Metallen selbst anwendet.

Wie beurteilen Sie die weitere Entwicklung?

A. Niavas: In den letzten neun Jahren haben wir die Fertigungsgeschwindigkeit unseres Prozesses mehr als vervierfacht. Aktuelle Trends sind modulare System-Konzepte, Digitalisierung der Prozesskette und die Integration des industriellen 3D-Drucks in existierende Herstellungsprozesse. 

Herr Niavas, vielen Dank für das Gespräch!


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