Schriftzug auf der Tru Print 3000 von Trumpf. In naher Zukunft soll die Produktpalette mit der Tru Print 5000 nach oben hin erweitert werden.
Foto: Erik Schäfer

Additive Fertigung

Unmöglich gibt‘s nicht

Dass Trumpf im dritten Jahr so massiv in das Thema Generative Fertigung eingestiegen ist und bis Mitte 2018 schon 300 Mitarbeiter in diesem Bereich beschäftigen will, zeigt, dass der 3D-Druck endgültig in der Industrie angekommen ist.

Metallpulver und Laser, das sind die Zutaten für die teils hochkomplexen Bauteile, die in verschiedenen Industrien zum Einsatz kommen können, von A wie Automobil bis R, der Luft- und Raumfahrt. Als einer der wenigen Hersteller weltweit hat Trumpf beide für den metallischen 3D-Druck relevanten Verfahren in seinem Technologieportfolio: LMF (Laser Metal Fusion), ein pulverbettbasiertes, schrittweises Laserschmelzen und LMD (Laser Metal Deposition), bei dem der Laser ein Schmelzbad auf dem Bauteil erzeugt, in das das Metallpulver eingebracht wird – also ein Aufschmelzen, wie man es vom Schweißen her kennt.

Laser Metal Fusion und die durchgängige Software-Lösung

Für das pulverbettbasierte Druckverfahren (LMF) hat Trumpf die Maschinen der Tru Print-Serie im Programm, beginnend mit der Tru Print 1000. Sie ist ausgestattet mit einer 200-Watt-Faserlaserstrahlquelle und hat einen Bauraum, in dem sich Bauteile mit einer Größe von 100 mm Durchmesser und 100 mm Höhe generieren lassen. Der Bauzylinder kann laut Trumpf schnell ausgetauscht werden, um so die Nebenzeiten möglichst in engen Grenzen zu halten. Die Aufbaurate liegt bei 2 - 18 cm³/h (Belichtung und Beschichtung) bei einer Schichtdicke von 10 bis 50 µm. Die größere Tru Print 3000, eine Mittelformatmaschine mit Bauvolumen von Durchmesser 300 mm und Höhe 400 mm, verfügt über eine 500-Watt-Faserlaserstrahlquelle, die Aufbauraten von 5 - 60 cm³/h erlaubt bei Schichtdicken von 20 - 150 µm. Beide Maschinen arbeiten mit der hauseigenen TruTops Print-Software in Verbindung mit Siemens NX. Damit bietet Trumpf eine bruchfreie Softwarelösung von der Entwicklung über die Simulation über den 3D-Druck bis hin zur NC-Programmierung. Slicen (dabei wird das Bauteilmodell in übereinanderliegenden Schichten definierter Schichtdicke zerlegt) und Hatchen (Datenvorbereitung, bei der jede Schicht in einzelne Laservektoren zerlegt wird), erfolgt mit der sogenannten Trumpf Build Processor-Software. Mit jeder aufgeschmolzen Schicht fährt die Substratplatte auf der die 3D-Bauteile entstehen um die jeweils eingestellte Schichtdicke nach unten. Das LMF-Verfahren wurde übrigens 2002 am Fraunhofer ILT entwickelt.

LMD – beschichten, generieren und reparieren

Das LMD-Verfahren erlaubt es nahezu jegliche Bauteilgeometrie zu realisieren und dies laut Trumpf sehr wirtschaftlich bereits ab kleinen Losgrößen. LMD-Laserauftragsschweißen überzeugt mit hoher Auftragsgeschwindigkeit und erlaubt das Legieren im Prozess, einfach durch die Verwendung mehrerer Pulverbehälter. Dabei lassen sich verschiedene Metalle, von Stählen über Nickel, Kobalt, Aluminium, Kupfer bis hin zu Titan, in nur einem Prozess auftragen. Ob beschichten, reparieren oder gar der Aufbau kompletter Bauteile – die Flexibilität und sogar die Kombination mit anderen Fertigungsverfahren sind hier einige der herausragenden Merkmale des Laserauftragsschweißens (LMD). Die hierfür benötigte Anlagentechnik ist bei Trumpf bereits ausgereift. Je nach Anwendungsfall lassen sich Fünf- oder Dreiachsmaschinen (TruLaser Cell), aber auch roboterbasierte Anlagenkonzepte (TruLaser Robot und Weld) mit der LMD-Technologie ausstatten. Bei letzteren handelt es sich um schlüsselfertige Systeme zum automatisierten Laserschweißen, ausgestattet mit Roboter, Laser und Bearbeitungsoptik, Schutzkabine sowie den entsprechenden Positioniereinheiten. Als Programmiersoftware kommen hierbei TruTops Cell und TruTops Boost zum Einsatz.

Faszinierende Bauteile auf der Formnext

Auf der Messe Formnext in Frankfurt stellte Trumpf nicht nur seine Laser-Metal-Fusion-Maschinen aus der Tru Print-Serie inklusive einem ausgeklügelten Pulver-Management-System (das Restpulver muss zur Wiederverwertung aufbereitet werden) sowie seine LMD-Anlage Tru Laser Cell 3000 vor, sondern zeigte unter anderem auch faszinierende Metallbauteile und Baugruppen von Toolcraft, einem 300-Mitarbeiter-Unternehmen aus Bayern (Georgsgmünd und Spalt in Mittelfranken), das sich auf die Herstellung komplexer Metallbauteile spezialisiert hat und für die flexible Fertigung von komplexen Metallbauteilen unter anderem auf eine Tru Print 3000 von Trumpf setzt. Die Besonderheit die Toolcraft ausmacht ist, dass man hier mit den rund 70 Maschinen, vom Fräsen, Drehen bis hin zum 3D-Druck, alles bieten kann, um selbst komplexeste Bauteile aus Metall herstellen zu können. Die Forschungs- und Entwicklungskooperationen mit Forschungseinrichtungen und Unternehmen sprechen zudem für die Innovationsfreude von Toolcraft. Beim 3D-Druck setzt man bei diesem Unternehmen auf Siemens NX-Software, um die komplette Prozesskette von der Konstruktion über den 3D-Druck bis hin zum Fräsen mit nur einer Software systembruchfrei bewältigen zu können. Damit ist die Präzisionsnachbearbeitung eines 3D-gedruckten Bauteils mittels spannabhebender Fertigungsverfahren, wie etwa Fräsen, nun noch einfacher und vor allem präzisier zu bewerkstelligen. Die in Frankfurt gezeigten Bauteile von Toolcraft, hergestellt mit dem 3D-Drucker von Trumpf, zeugen von einer hohen Kompetenz, vom Einzelstück bis zur Serie. Wenn die Fertigung dermaßen ausgestattet ist, kann der Satz „Das ist unmöglich“ aus dem Wortschatz gestrichen werden.

Erik Schäfer

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