Grundplatte und Bauteil kostengünstig trennen

Nachbearbeitung im 3D-Druck mit Säge und Druckluftmeißel von BIAX

Ist ein Bauteil einmal gedruckt, so ist es noch lange nicht fertig. Beim 3D-Druck entfallen bis zu 70 % der Kosten auf die Nachbearbeitung, egal mit welchem der unterschiedlichen Druckverfahren wie Laserschmelzen (DMLS/SLM), Elektronenstrahlschmelzen oder Laserauftragschweißen (DED/LMD) das Teil hergestellt wurde.

Mit dem Abtrennen des Bauteils von der Platte ist die Nachbearbeitung noch nicht abgeschlossen. Anschließend werden noch Grate und Stützstrukturen beseitigt. Foto: BIAX

Mit dem Druckluftmeißel lassen sich Stützstrukturen einfach wegrasieren.

Die additive Metallverarbeitung hat sich mittlerweile zweifellos zu einem industriellen Megatrend im Fertigungsbereich entwickelt. Insbesondere in Industriesektoren, in denen viel mit Kleinserien gearbeitet wird, hat sie sich fest etabliert. Dies gilt insbesondere für die Luft- und Raumfahrt, aber auch die Medizintechnik und den Formenbau. Das Verfahren ermöglicht die kostengünstige Herstellung von Bauteilen in kleinen Losgrößen, da die Kosten für bauteilspezifische Werkzeuge wie Formen oder Kerne entfallen.

Ein weiterer Vorteil ist die große geometrische Gestaltungsfreiheit. In der Automobilindustrie beschränkt sich das neuartige Fertigungsverfahren derzeit noch auf Nischen wie die Fertigung seltener Ersatzteile für Oldtimer oder spezieller Bauteile für den Werkzeugbau. Für den Einsatz bei Großserien ist es im Vergleich zu Guss- oder Zerspanungsverfahren jedoch noch nicht rentabel. Aber: Die 3D-Drucker werden immer schneller, größer und effizienter und könnten in wenigen Jahren auch in der Massenfertigung den traditionellen Fertigungsverfahren Konkurrenz machen.

Ist ein Bauteil einmal gedruckt, so ist es noch lange nicht fertig. Beim 3D-Druck entfallen bis zu 70 % der Kosten auf die Nachbearbeitung, egal mit welchem der unterschiedlichen Druckverfahren wie Laserschmelzen (DMLS/SLM), Elektronenstrahlschmelzen oder Laserauftragschweißen (DED/LMD) das Teil hergestellt wurde. Dies ist ein großer Nachteil gegenüber gegossenen und / oder im Bearbeitungszentrum gefrästen Teilen, deren Nachbearbeitung deutlich weniger aufwendig ist. Zudem sind die durchaus vorhandenen Nachbearbeitungslösungen noch wenig bekannt, da die Technologie an sich neu ist und man sich vor allem auf das Drucken konzentrierte und den nachgelagerten Arbeiten wenig Beachtung schenkte. Nachfolgend sollen die gängigen Methoden daher kurz vorgestellt werden.

Beim 3D-Druck werden die Bauteile auf eine Metallplatte gedruckt. Anschließend muss das gedruckte Teil von der Platte abgetrennt werden. Eine Möglichkeit hierfür ist die Drahterosion, die jedoch relativ zeitaufwendig ist. Zudem kann der Draht bei Kontakt mit sehr dünnen Stützstrukturen oder Pulver im Bauteil leicht reißen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die bei der Drahterosion zum Einsatz kommenden Flüssigkeiten und Emulsionen das Bauteil beschädigen können. Daher setzt sich immer mehr das Sägen als deutlich schnelleres und günstigeres Verfahren durch: hierbei muss einfach nur ein gerader Schnitt gesetzt werden. Sebastian Löffler, Geschäftsführer der Hermann Klaeger GmbH aus Kernen im Remstal schätzt, dass die Durchschnittskosten für das Abtrennen beim Sägen etwa 50 EUR pro Platte ausmachen, während bei der Drahterosion etwa 350 EUR anfallen. Das 90-jährige schwäbische Traditionsunternehmen hat für seine Sägemaschinen vor einiger Zeit diese Nische entdeckt und zählt zu den Pionieren bei der Nachbearbeitung im 3D-Druck.

Doch selbst mit dem Abtrennen des Bauteils von der Platte ist die Nachbearbeitung noch nicht abgeschlossen. Zum einen entsteht beim Abtrennen ein Grat, der beseitigt werden muss. Zum anderen müssen die beim 3D-Druck entstehenden Stützstrukturen beseitigt werden. Einer der großen Vorteile der additiven Fertigung ist ja, dass sehr komplizierte Geometrien realisiert werden können.

Dafür müssen jedoch bei 3D-gedruckten Bauteilen Überhänge und Löcher generell mit einer Stützstruktur versehen werden, da sonst der Überhang oder das Loch beim Druckprozess zusammenfallen würde. Bei manchen Bauteilen müssen zudem die für den 3D-Druck typischen rauen Oberflächen geglättet und Funktionsflächen gefräst werden. Kaum zu glauben, dass viele Anwender diese Tätigkeiten wie anno dazumal manuell mit Hammer, Meißel und einer Handfeile durchführen.

„Das macht natürlich den ganzen Produktivitätsgewinn zunichte, der mit dem 3D-Druck einhergeht“, erklärt Filipp Pachomow, Vertriebsleiter für BIAX Druckluftwerkzeuge aus der schwäbischen Klosterstadt Maulbronn. Und bietet gleich eine modernere Lösung an: mit einem Druckluftmeißel lassen sich beispielsweise die Stützstrukturen einfach und sauber wegrasieren. Ein Druckluftfeiler ermöglicht sehr feines Nacharbeiten mit geringem Materialabtrag. Für Polier- und Fräsarbeiten bietet sich der Einsatz eines Druckluftschleifers mit Schnellwechselfutter an, der einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglicht. Schon früh hatte BIAX die neuen Einsatzmöglichkeiten erkannt und ist daher heute bei der Nachbearbeitung erste Wahl.

www.biax.de