Additive und Schnelle Fertigung

In den letzten Jahren haben wir eine steigende Nachfrage nach RAPID MANUFACTURING oder RAPID PROTOTYPING festgestellt. Dieser Prozess kann auch als DESKTOP MANUFACTURING oder FREE-FORM FABRICATION bezeichnet werden. Grundsätzlich wird ein physisches Volumenmodell eines Teils direkt aus einer dreidimensionalen CAD-Zeichnung erstellt. Wir verwenden den Begriff ADDITIVE FERTIGUNG für diese verschiedenen Techniken, bei denen wir Teile in Schichten aufbauen. Mit integrierter computergesteuerter Hard- und Software führen wir additive Fertigung durch. Unsere Rapid-Prototyping- und Fertigungstechniken sind STEREOLITHOGRAPHIE, POLYJET, FUSED-DEPOSITION MODELING, SELEKTIVES LASER-SINTERN, ELEKTRONENSTRAHLSCHMELZEN, DREIDIMENSIONALER DRUCK, DIREKTE FERTIGUNG, RAPID TOOLING. Wir empfehlen Ihnen, hier zu klickenLADEN Sie unsere schematischen Illustrationen von additiven Fertigungs- und Rapid-Manufacturing-Prozessen von AGS-TECH Inc.  HERUNTER
Dies wird Ihnen helfen, die Informationen, die wir Ihnen unten zur Verfügung stellen, besser zu verstehen. 

 

Rapid Prototyping bietet uns: 1.) Das konzeptionelle Produktdesign wird mit einem 3D/CAD-System auf einem Monitor aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet. 2.) Prototypen aus nichtmetallischen und metallischen Werkstoffen werden hergestellt und unter funktionellen, technischen und ästhetischen Aspekten untersucht. 3.) Kostengünstiges Prototyping in sehr kurzer Zeit wird bewerkstelligt. Die additive Fertigung ähnelt dem Aufbau eines Brotlaibs, indem einzelne Scheiben übereinander gestapelt und verklebt werden. Mit anderen Worten, das Produkt wird Scheibe für Scheibe hergestellt oder Schicht für Schicht aufeinander abgelegt. Die meisten Teile können innerhalb von Stunden produziert werden. Die Technik ist gut, wenn Teile sehr schnell benötigt werden oder wenn die benötigten Mengen gering sind und die Herstellung einer Form und eines Werkzeugs zu teuer und zeitaufwändig ist. Die Kosten für ein Teil sind jedoch aufgrund der teuren Rohstoffe hoch. 

 

• STEREOLITHOGRAPHIE: Diese Technik, auch als STL abgekürzt, basiert auf dem Aushärten und Aushärten eines flüssigen Photopolymers zu einer bestimmten Form, indem ein Laserstrahl darauf fokussiert wird. Der Laser polymerisiert das Photopolymer und härtet es aus. Durch Scannen des UV-Laserstrahls entsprechend der programmierten Form entlang der Oberfläche der Photopolymermischung wird das Teil von unten nach oben in einzelnen übereinander kaskadierten Scheiben hergestellt. Das Scannen des Laserpunkts wird viele Male wiederholt, um die im System programmierten Geometrien zu erreichen. Nachdem das Teil vollständig hergestellt ist, wird es von der Plattform entfernt, abgetupft und mit Ultraschall und einem Alkoholbad gereinigt. Als nächstes wird es für einige Stunden UV-Strahlung ausgesetzt, um sicherzustellen, dass das Polymer vollständig ausgehärtet und ausgehärtet ist. Um den Prozess zusammenzufassen, werden eine Plattform, die in eine Photopolymermischung getaucht wird, und ein UV-Laserstrahl gesteuert und durch ein Servosteuerungssystem entsprechend der Form des gewünschten Teils bewegt, und das Teil wird durch Photohärten des Polymers Schicht für Schicht erhalten. Natürlich werden die maximalen Abmessungen des produzierten Teils durch die Stereolithographie-Ausrüstung bestimmt. 

 

• POLYJET: Ähnlich wie beim Tintenstrahldruck haben wir beim Polyjet acht Druckköpfe, die Photopolymer auf die Bauplattform auftragen. Ultraviolettes Licht, das neben den Düsen platziert wird, härtet und härtet jede Schicht sofort aus. Bei Polyjet werden zwei Materialien verwendet. Das erste Material dient zur Herstellung des eigentlichen Modells. Das zweite Material, ein gelartiges Harz, wird zur Unterstützung verwendet. Beide Materialien werden Schicht für Schicht aufgetragen und gleichzeitig ausgehärtet.  Nach Fertigstellung des Modells wird das Stützmaterial mit einer wässrigen Lösung entfernt. Die verwendeten Harze ähneln der Stereolithographie (STL). Der Polyjet hat gegenüber der Stereolithographie folgende Vorteile: 1.) Keine Teilereinigung notwendig. 2.) Keine Nachhärtung erforderlich. 3.) Kleinere Schichtdicken sind möglich, wodurch wir eine bessere Auflösung erhalten und feinere Teile herstellen können.
 
• FUSED DEPOSITION MODELING: Auch als FDM abgekürzt, bei diesem Verfahren bewegt sich ein robotergesteuerter Extruderkopf in zwei Hauptrichtungen über einen Tisch. Das Kabel wird nach Bedarf abgesenkt und angehoben. Aus der Öffnung einer erhitzten Düse auf dem Kopf wird ein thermoplastisches Filament extrudiert und eine Anfangsschicht wird auf einer Schaumgrundlage abgelagert. Dies wird durch den Extruderkopf erreicht, der einem vorbestimmten Weg folgt. Nach der ersten Schicht wird der Tisch abgesenkt und nachfolgende Schichten werden übereinander abgelegt. Manchmal werden bei der Herstellung eines komplizierten Teils Stützstrukturen benötigt, damit die Abscheidung in bestimmten Richtungen fortgesetzt werden kann. In diesen Fällen wird ein Trägermaterial mit einem weniger dichten Filamentabstand auf einer Schicht extrudiert, so dass es schwächer als das Modellmaterial ist. Diese Stützstrukturen können später nach Fertigstellung des Teils aufgelöst oder abgebrochen werden. Die Abmessungen der Extruderdüse bestimmen die Dicke der extrudierten Schichten. Das FDM-Verfahren produziert Teile mit abgestuften Oberflächen auf schrägen Außenebenen. Wenn diese Rauheit nicht akzeptabel ist, kann chemisches Dampfpolieren oder ein erhitztes Werkzeug verwendet werden, um diese zu glätten. Sogar ein Polierwachs ist als Beschichtungsmaterial erhältlich, um diese Schritte zu eliminieren und vernünftige geometrische Toleranzen zu erreichen.    

 

• SELEKTIVES LASER-SINTERN: Auch als SLS bezeichnet, basiert das Verfahren auf dem selektiven Sintern eines Polymer-, Keramik- oder Metallpulvers zu einem Objekt. Der Boden der Verarbeitungskammer hat zwei Zylinder: einen Teilbauzylinder und einen Pulverzufuhrzylinder. Ersteres wird schrittweise bis zu der Stelle abgesenkt, an der das gesinterte Teil geformt wird, und letzteres wird schrittweise angehoben, um Pulver über einen Walzenmechanismus zu dem Teilbauzylinder zuzuführen. Zuerst wird eine dünne Pulverschicht in dem Teilbauzylinder abgeschieden, dann wird ein Laserstrahl auf diese Schicht fokussiert, wobei ein bestimmter Querschnitt nachgezeichnet und geschmolzen/gesintert wird, der sich dann wieder zu einem Festkörper verfestigt. Das Pulver bleibt in Bereichen, die nicht vom Laserstrahl getroffen werden, locker, trägt aber dennoch den festen Anteil. Dann wird eine weitere Pulverschicht aufgebracht und der Vorgang viele Male wiederholt, um das Teil zu erhalten. Am Ende werden die losen Pulverpartikel abgeschüttelt. All dies wird von einem Prozesssteuerungscomputer unter Verwendung von Anweisungen ausgeführt, die vom 3D-CAD-Programm des herzustellenden Teils generiert werden. Es können verschiedene Materialien wie Polymere (zB ABS, PVC, Polyester), Wachs, Metalle und Keramiken mit entsprechenden Polymerbindern abgeschieden werden.

 

• ELEKTRONENSTRAHL  MELTING : Ähnlich wie selektives Lasersintern, aber mit Elektronenstrahl zum Schmelzen von Titan- oder Kobalt-Chrom-Pulvern zur Herstellung von Prototypen im Vakuum. Es wurden einige Entwicklungen durchgeführt, um dieses Verfahren an rostfreien Stählen, Aluminium- und Kupferlegierungen durchzuführen. Soll die Dauerfestigkeit der produzierten Teile erhöht werden, setzen wir das heißisostatische Pressen im Anschluss an die Teilefertigung als Sekundärprozess ein.   

 

• DREIDIMENSIONALER DRUCK: Auch als 3DP bezeichnet, bei dieser Technik trägt ein Druckkopf ein anorganisches Bindemittel auf eine Schicht aus entweder nichtmetallischem oder metallischem Pulver auf. Ein Kolben, der das Pulverbett trägt, wird schrittweise abgesenkt und bei jedem Schritt wird das Bindemittel Schicht für Schicht aufgetragen und durch das Bindemittel verschmolzen. Verwendete Pulvermaterialien sind Polymermischungen und Fasern, Gießereisand, Metalle. Durch die gleichzeitige Verwendung verschiedener Bindeköpfe und Binder in verschiedenen Farben können wir verschiedene Farben erhalten. Das Verfahren ähnelt dem Tintenstrahldruck, aber anstatt ein farbiges Blatt zu erhalten, erhalten wir ein farbiges dreidimensionales Objekt. Die hergestellten Teile können porös sein und müssen daher möglicherweise gesintert und mit Metall infiltriert werden, um ihre Dichte und Festigkeit zu erhöhen. Durch das Sintern wird das Bindemittel abgebrannt und die Metallpulver miteinander verschmolzen. Metalle wie Edelstahl, Aluminium und Titan können zur Herstellung der Teile verwendet werden, und als Infiltrationsmaterialien verwenden wir üblicherweise Kupfer und Bronze. Das Schöne an dieser Technik ist, dass auch komplizierte und bewegliche Baugruppen sehr schnell hergestellt werden können. Zum Beispiel kann eine Getriebebaugruppe, ein Schraubenschlüssel als Werkzeug hergestellt werden und bewegliche und drehende Teile haben, die gebrauchsfertig sind. Verschiedene Komponenten der Baugruppe können in verschiedenen Farben und in einem Schuss hergestellt werden.  Laden Sie unsere Broschüre herunter auf:Grundlagen des Metall-3D-Drucks

 

• DIREKTE FERTIGUNG und RAPID TOOLING: Neben Designbewertung und Fehlersuche verwenden wir Rapid Prototyping für die direkte Herstellung von Produkten oder die direkte Anwendung in Produkten. Mit anderen Worten, Rapid Prototyping kann in herkömmliche Prozesse integriert werden, um sie besser und wettbewerbsfähiger zu machen. Beispielsweise können durch Rapid Prototyping Muster und Formen hergestellt werden. Muster aus einem schmelzenden und brennenden Polymer, die durch Rapid-Prototyping-Vorgänge erstellt wurden, können für Feinguss zusammengesetzt und eingebettet werden. Ein weiteres zu erwähnendes Beispiel ist die Verwendung von 3DP zur Herstellung von Keramikgussschalen und deren Verwendung für Schalengussvorgänge. Auch Spritzgussformen und Formeinsätze lassen sich per Rapid Prototyping herstellen und viele Wochen oder Monate Werkzeugbauvorlaufzeit einsparen. Indem wir nur eine CAD-Datei des gewünschten Teils analysieren, können wir die Werkzeuggeometrie per Software erstellen. Hier sind einige unserer beliebten Rapid-Tooling-Methoden:
RTV (Room-Temperature Vulcanizing) FORMEN / URETHAN-GIESSEN: Mit Hilfe von Rapid Prototyping kann das Muster des gewünschten Teils hergestellt werden. Dann wird dieses Modell mit einem Trennmittel beschichtet und flüssiger RTV-Gummi wird über das Modell gegossen, um die Formhälften herzustellen. Als nächstes werden diese Formhälften zum Spritzgießen von flüssigen Urethanen verwendet. Die Lebensdauer der Form ist kurz, nur etwa 0 oder 30 Zyklen, aber ausreichend für die Kleinserienfertigung. 
ACES (Acetal Clear Epoxy Solid) SPRITZGUSS: Mit Rapid-Prototyping-Techniken wie Stereolithographie stellen wir Spritzgussformen her. Diese Formen sind Schalen mit einem offenen Ende, um das Füllen mit Materialien wie Epoxid, aluminiumgefülltem Epoxid oder Metallen zu ermöglichen. Auch hier ist die Formlebensdauer auf Dutzende oder maximal Hunderte von Teilen begrenzt. 
SPRITZMETALLWERKZEUGPROZESS: Wir verwenden Rapid Prototyping und erstellen ein Muster. Wir sprühen eine Zink-Aluminium-Legierung auf die Modelloberfläche und beschichten sie. Das Muster mit der Metallbeschichtung wird dann in einen Kolben gegeben und mit einem Epoxid oder mit Aluminium gefülltem Epoxid vergossen. Schließlich wird es entfernt und durch die Herstellung von zwei solchen Formhälften erhält man eine vollständige Form für den Spritzguss. Diese Formen haben eine längere Lebensdauer, in einigen Fällen können sie je nach Material und Temperaturen Tausende von Teilen produzieren. 
KEELTOOL PROCESS: Mit dieser Technik können Formen mit 100.000 bis 10 Millionen Zyklen hergestellt werden. Mittels Rapid Prototyping stellen wir eine RTV-Form her. Die Form wird als nächstes mit einer Mischung gefüllt, die aus A6-Werkzeugstahlpulver, Wolframkarbid, Polymerbindemittel besteht, und aushärten gelassen. Diese Form wird dann erhitzt, um das Polymer abzubrennen und das Metallpulver zu verschmelzen.  Der nächste Schritt ist die Kupferinfiltration zur Herstellung der endgültigen Form. Falls erforderlich, können für bessere Maßgenauigkeiten Sekundäroperationen wie maschinelles Bearbeiten und Polieren an der Form durchgeführt werden.