Wechselspiel der Technologien
DMG MORI hat es drauf
DMG MORI setzt in der additiven Fertigung auf die integrale Kombination von laser-gestütztem Materialaufbau und spanender Bearbeitung. Dabei verspricht DMG MORI uneingeschränkte Freiheitsgrade in der Konstruktion bei zudem höchster Präzision und Oberflächengüte.
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Im Bereich der additiven Fertigung differenziert sich DMG MORI von anderen Anbietern dadurch, dass der Werkzeugmaschinenhersteller das Pulverauftragsschweißen mit Laser, wie es in den Grundzügen beispielsweise im Werkzeugbau oder in der Triebwerkstechnik lange schon im Reparaturbereich eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren wird das Pulver durch den Laserstrahl auf das Grundmaterial aufgeschmolzen. Andere laserbasierende Verfahren der additiven Fertigung arbeiten hingegen nach dem Layerprinzip, bei dem ein Bauteil Schicht für Schicht aus Pulvermaterial aufgebaut wird.
„Wir bauen auch schichtweise auf, setzen aber nur dort Pulver ein, wo es benötigt wird“, verweist Friedemann Lell, Vertriebsleiter der SAUER GmbH, auf den deutlich geringeren Pulvereinsatz. Weitere Vorteile seien der rund zehnmal schnellere Materialaufbau und die einfache Integration in bestehende Werkzeugmaschinen. „Das ermöglicht die integrale Kombination von additiver und spanender Fertigung in einer Aufspannung, so dass wir den Kunden das Beste aus zwei Welten anbieten können.“
Das Beste aus zwei Welten soll heißen, dass die additive Fertigung allein nach wie vor ihre Grenzen bezüglich Geschwindigkeit, Genauigkeit und Oberflächengüte hat. Diese Grenzen lassen sich jedoch mit bewährter 5-Achs-Zerspanung kompensieren. Friedemann Lell erklärt: „Durch die Kombination von additiver Fertigung und Zerspanung erhalten wir somit die geometrischen Freiheiten, während die Zerspanung Präzision und Qualität ans Bauteil bringt.“ Der zeitliche Vorteil ergebe sich zudem daraus, dass keine durch Maschinenwechsel bedingte sequentielle Fertigung erforderlich sei.
In der Praxis erlaubt diese Kombination zweier Technologien völlig neue Komplexitäten. Beispiele sieht Friedemann Lell in frei geformten Geometrieelementen im Turbinen- und Triebwerksbau sowie innenliegenden Kühlkanälen bei Spritzgießwerkzeugen: „Bei einer sequentiellen Fertigung wären viele Konturbereiche nach der additiven Fertigung nicht mehr mit einen Dreh-, Fräs- oder Schleifwerkzeug zu erreichen.“ Letztlich könne man jedes Bauteil zunächst mit dem Pulverauftragsschweißen bis zu einer gewissen Höhe aufbauen und anschließend bestimmte Bereiche spanend bearbeiten. „Insbesondere große Bauteile lassen sich auf diese Weise kostengünstig herstellen.“ Im einzigartigen Wechselspiel der Technologien entstünden somit im wahrsten Sinne des Wortes frei geformte Werkstücke in höchster Präzision und mit exzellenten Oberflächen.
Mit der LASERTEC 65 3D hat DMG MORI bereits seit einiger Zeit eine Hybridmaschine im Angebot, die im Grundaufbau einer klassischen 5-Achs-Maschine für hochpräzise Fräsoperationen bis zur 5-Achs-Simultanbearbeitung gleicht. Für die additive Fertigung ist sie mit einem 2,5 kW-Diodenlaser ausgerüstet. Die Maschine eignet sich damit sowohl für die hybride Komplettherstellung von Bauteilen als auch für Reparaturarbeiten sowie das Aufbringen von partiellen oder kompletten Beschichtungen beispielsweise im Werkzeug- und Formenbau.
DMG MORI hat das Programm in der additiven Fertigung zudem um die LASERTEC 4300 3D erweitert. Diese zweite Hybridmaschine bringt neben dem Laserauftragschweißen und 5-Achs-Fräsen auch die Drehbearbeitung ins Spiel, sodass nun auch rotationssymmetrische Bauteile im Hybridverfahren hergestellt werden können. Ausgestattet mit einer gespiegelten C-Achse lassen sich Werkstücke über die Gegenspindel selbst rückseitig und somit insgesamt 6-seitig komplett fertigbearbeiten. Sogar längere Werkstücke sind kein Problem, da in dem Fall der untere Werkzeugrevolver das Bauteil im Fertigungsprozess unterstützt.
Bei beiden Maschinen wird der Laser inklusive des Pulveraufbaukopfes im HSK-Werkzeughalter der Frässpindel untergebracht und bei Bedarf automatisch eingewechselt. Eine zusätzliche Besonderheit der LASERTEC 4300 3D ist, dass bis zu fünf Pulveraufbauköpfe für verschiedene Operationen verfügbar sind – beispielsweise für die Innen- oder Außenbeschichtung zylindrischer Bauteile. Das schafft zusätzliche Freiheitsgrade bezüglich der Fertigungsstrategie.
Nachdem DMG MORI bereits zahlreiche LASERTEC 65 3D am Markt installiert hat, bestätigen sich sowohl die Erwartungen des Werkzeugmaschinenherstellers als auch die der Kunden. Friedemann Lell sieht in der additiven Fertigung bisher dennoch kein Standardverfahren: „Das würde falsche Erwartungen wecken. Additives Fertigen, zumal im Bereich der Metallbearbeitung, ist ein komplexes Verfahren, bei dem das Ergebnis wie nirgendwo sonst vom perfekten Zusammenspiel von Maschine, Werkstoff und Prozess abhängt.“ Daraus folge beispielsweise, dass für jedes Material der Prozess in allen seinen Parametern neu entwickelt werden müsse. „Auf diesem Weg begleiten wir unsere Kunden intensiv. Zudem kooperieren wir sehr eng mit Forschungsinstituten im Bereich der Werkstoff- und Prozessentwicklung.“
Getrieben von den faszinierenden Möglichkeiten des Verfahrens und gestützt auf immer häufigere und imposantere Erfolgsbeispiele, derzeit insbesondere aus dem Flugzeugbau oder der Medizintechnik, ist die additive Fertigung eine der Zukunftstechnologien der Metallbearbeitung. Das gelte insbesondere vor dem Hintergrund digitalisierter Prozesse im Zeitalter von Industrie 4.0 und dem Trend zu individualisierten Produkten, weiß Friedemann Lell: „Wer aus CAD-Daten unmittelbar fertige Produkte herstellen will, braucht additives Fertigen. Und wer dann noch exzellente Oberflächengüten und hohe Präzision verlangt, benötigt unsere Hybridmaschinen.“
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