Arburg: Additive Fertigung mit Kunststofftröpfchen
Einzelteile direkt aus Standardgranulat
Der ›Freeformer‹ von Arburg sorgt für Furore. Mit der selbst entwickelten Maschine und dem Arburg-Kunststoff-Freiformen (AKF) verfolgt der marktführende Maschinenbauer und Experte für Kunststoffverarbeitung einen völlig neuen Ansatz zur industriellen additiven Fertigung: Die werkzeuglose Produktion voll funktionsfähiger Bauteile aus handelsüblichem Kunststoffgranulat.
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Als Experte in der Kunststoffverarbeitung hat sich Arburg mit der additiven Fertigung von Kunststoffteilen eingehend beschäftigt. Dabei herausgekommen ist im Jahre 2013 der Freeformer, und ein neues Verfahren, das patentierte Arburg-Kunststoff-Freiformen (AKF).
Völlig frei: Kunststoff ohne Werkzeug geformt
Um Kunststoff frei formen zu können sind, wie schon der Begriff festhält, keine Werkzeuge bzw. fest vorgegebene Kavitäten notwendig. Beim AKF werden 3D-CAD-Daten vom Freeformer direkt aufbereitet, Standard-Kunststoffgranulat wie beim Spritzgießen integriert aufgeschmolzen, aus der flüssigen Schmelze Tröpfchen erzeugt und daraus ohne Werkzeug additiv – also Schicht für Schicht – das voll funktionsfähige Bauteil aufgebaut. Damit ist die individuelle Teilefertigung ganz ohne Spritzgießwerkzeug ab Losgröße eins wirtschaftlich möglich.
Praxisorientiert: Ideen eines Maschinenbauers
Als Hersteller von Spritzgießmaschinen hat Arburg einen praxisorientierten Blick auf die additive Fertigung geworfen und die daraus resultierenden Erkenntnisse in Form des einzigartigen Verfahrens AKF in eine neue Realität umgesetzt. Wichtig war zu allererst, dass handelsübliche Kunststoffgranulate zum Einsatz kommen können und keine vorkonfektionierten Lieferformen wie Pulver oder Stränge, welche das Material, die Verarbeitung und damit auch die Teile teuer werden lässt. Ein minimaler Materialeinsatz resultiert auch aus dem optionalen 5-Achs-Bauteilträger, mit dem weitestgehend stützstrukturlos gearbeitet werden kann. Das schont Ressourcen und macht die Fertigung wirtschaftlich. So lassen sich Funktionsteile hochflexibel herstellen.
Konventionell: Aufbereitung von Standardgranulaten
Was bewährt und gut ist, muss man nicht zwingend neu erfinden. Das dachten sich auch die Arburg-Techniker bei der Entwicklung des Freeformers. Sie gaben der neuen Maschine eine konventionelle, bewährte Materialaufbereitung mit auf den Weg, die prinzipiell wie beim Spritzgießen funktioniert. Das Standard-Kunststoffgranulat wird in die Maschine eingefüllt. Ein beheizter Plastifizierzylinder sorgt für eine optimal vorbereitete Kunststoffschmelze an der sogenannten Austragseinheit. Deren patentierter Düsenverschluss mit hochfrequenter Piezotechnik ermöglicht schnelle Öffnungs- und Schließbewegungen und erzeugt so unter Druck die Kunststofftröpfchen. Diese fügen sich aneinander und bauen additiv das gewünschte Kunststoffteil auf.
Innovativ: beweglicher Bauteilträger, starre Düse
Neu gedacht wurde das Prinzip der beweglichen und starren Komponenten der Maschine. Beim Freeformer bleibt die Austragseinheit mit Düse genau in ihrer vertikalen Position. Stattdessen bewegt sich der Bauteilträger. Neben einen serienmäßig über drei Achsen beweglichen Bauteilträger steht optional eine Variante mit fünf Achsen zur Verfügung, z. B. zur Umsetzung von stützstrukturlosen Hinterschnitten.
Der große Vorteil der 5-Achs-Variante: Stützstrukturen werden in der Regel überflüssig. Dies ermöglicht neue Geometrien, die sich im Spritzgießverfahren nicht realisieren ließen. Zudem sind die Bauteile nach ihrer Fertigung ohne Nacharbeit sofort einsatzbereit.
Einzigartig: additive Hart-Weich-Verbindungen
Die hohe Flexibilität in der Verarbeitung war eine der wichtigsten Voraussetzungen, die bei der Entwicklung des Freeformers berücksichtigt wurde. Deshalb können z. B. mit einem Freeformer, der über zwei Austragseinheiten verfügt, auch zwei Materialien oder Farben kombiniert verarbeitet werden. Damit sind additiv z. B. auch bewegliche Hart-Weich-Kombinationen oder Teile mit spezieller Optik und Haptik herstellbar, bei denen beide Komponenten sicher verbunden sind.
Genial: komplexe Technik, einfach bedienbar
Schließlich hat Arburg auch beim Freeformer den bei den Spritzgießmaschinen eingeschlagenen Weg, komplexe Technik einfach beherrschbar zu machen und selbst zu entwickeln, stringent weiterverfolgt. Damit wird die industrielle additive Fertigung genial einfach: Die für den schichtweisen Aufbau der Teile notwendigen Parameter generiert die eigenentwickelte Steuerung des Freeformers. Sie bekommt die 3D-CAD-Daten der herzustellenden Bauteile als STL-Files, bereitet sie durch Slicing automatisch auf und die Produktion kann starten. Spezielle Programmier- oder Verarbeitungskenntnisse oder umfangreiche Schulungen sind nicht erforderlich. Der über Gesten gesteuerte Multi-Touchscreen tut ein Übriges für mehr Freude am Arbeitsplatz. Mühelos einwandfreie Teile herzustellen, macht mit dem Freeformer „einfach“ Spaß.
Sauber: staub- und emissionsfrei
Die Bauteile entstehen auf dem Freeformer durch die flüssigen Kunststofftröpfchen völlig staub- und emissionsfrei. Deshalb eignet sich die Maschine für praktisch jede Einsatzumgebung. Egal ob in der Produktion, im Büro, in der Konstruktion oder in einem medizintechnisch sauberen Umfeld. Absaug- und Filtereinrichtungen sind nicht notwendig.
Mobil und universell nutzbar werden die Freeformer auch durch Plug-and-play. Die Maschine ist nicht nur überaus kompakt, sondern auch sofort produktionsbereit: Einfach Stecker anschließen und los geht die Teileherstellung.
Produktionseffizienz: jetzt auch für Einzelteile und Kleinserien
Mit der Realisierung des Freeformers geht Arburg einen Schritt hin zur Verbreiterung des industriellen Produktionsangebots für die Kunststoffverarbeitung. Konnten sich die Kunden bislang schon auf die Expertise des Unternehmens in Sachen Spritzgießen und damit für die Großserienfertigung von Kunststoffteilen verlassen, gilt dies ab sofort auch für die wirtschaftliche Herstellung kleiner Serien bis hin zum One-piece-flow. Qualität, wirtschaftliche Stückkosten und damit eine produktionseffiziente Herstellung schließt jetzt auch den Bereich der additiven Fertigung mit ein. Unabhängig von der Branche bieten der neue Freeformer und das Arburg-Kunststoff-Freiformen (AKF) allen Anwendern vom Automotive-Sektor bis hin zur Medizintechnik oder dem Konsumgüter-Bereich genau gleich viele neue Freiheiten. Auch völlig neue Einsatzfelder sind nicht ausgeschlossen.
Mehr Informationen zur ARBURG GmbH + Co KG:
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ARBURG GmbH + Co KG |
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72290 Loßburg |
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Tel.: +49 7446 33-0 |
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Fax: +49 7446 33-3365 |
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E-Mail: contact@arburg.com |
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