Kaum eine andere Fertigungstechnik entwickelt sich derzeit so rasant wie das 3D- Druckverfahren. Insbesondere die additive Metallverarbeitung ist dabei das mit Abstand größte Segment des 3D-Druck-Marktes.
Viele sprechen in diesem Zusammenhang gar von der nächsten industriellen Revolution, ermöglicht das Verfahren doch die kostengünstige Herstellung von Bauteilen in Kleinserie oder gar Losgröße eins. Kosten für bauteilspezifische Werkzeuge wie Formen oder Kerne entfallen hierbei. Ein weiterer Vorteil ist die große geometrische Gestaltungsfreiheit. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik ist das Verfahren bereits weit verbreitet.
Aber auch aus der Automobilindustrie ist die Additive Fertigung kaum mehr wegzudenken. Und mit immer schnelleren, größeren und effizienteren Druckern ist es wohl nur noch eine Frage der Zeit, bis die neue Technik auch bei der Serienfertigung Einzug hält. So überzeugend die Vorzüge der Additiven Fertigung auch sind, wird einer ungeliebten, aber nicht unwesentlichen Teiltätigkeit im Produktionsprozess noch wenig Aufmerksamkeit geschenkt: Jedes Bauteil muss am Ende nachgearbeitet werden – und zwar unabhängig davon, welches der unterschiedlichen Druckverfahren vom Laserschmelzen (DMLS/SLM) über Elektronenstrahlschmelzen bis hin zum Laserauftragschweißen (DED/LMD) Anwendung findet. Im Vergleich zu im Bearbeitungszentrum gefrästen Teilen nimmt die Nachbearbeitung von im 3D-Druck-Verfahren hergestellten Bauteilen zumeist deutlich mehr Zeit in Anspruch und ist dabei schnell ein echter Kostentreiber. Bis zu 70 % der Kosten beim 3D-Druck können durch die Nacharbeit entstehen.
Sägen oder erodieren?
Grund genug, sich die verschiedenen Lösungen am Markt einmal genauer anzusehen. Zunächst einmal müssen die Bauteile von der Platte abgetrennt werden, auf die sie zuvor aufgedruckt wurden. Grundsätzlich kommen hierfür zwei Verfahren in Frage: Drahterodieren oder Sägen mit speziell angepassten Maschinen. Letzteres ist deutlich schneller und damit günstiger, da einfach nur ein gerader Schnitt gesetzt werden muss. Zudem kommen beim Sägen – anders als bei der Drahterosion – keinerlei Emulsionen und Flüssigkeiten zum Einsatz, die das Bauteil beschädigen könnten.
„Beim Abtrennen mit der Drahterosion fallen im Schnitt ca. 350 Euro pro Platte an, beim trockenen Sägen dagegen nur etwa 50 Euro“, sagt Sebastian Löffler, Geschäftsführer der Hermann Kläger GmbH. Das auf Trennlösungen für die Industrie spezialisierte Traditionsunternehmen gehört zu den Pionieren der Nachbearbeitung im 3D-Druck. „Zudem kann der Draht bei Kontakt mit den sehr dünnen Stützstrukturen oder Pulver im Bauteil reißen“, so Löffler.
Mit dem Abtrennen des Bauteils von der Platte ist die Nachbearbeitung jedoch bei Weitem noch nicht abgeschlossen. Es müssen auch der dabei entstandene Grat und die beim 3D-Druck entstehenden Stützstrukturen beseitigt werden. 3D-gedruckte Bauteile mit Überhängen und Löchern müssen in der Drucktechnologie generell mit einer Stützstruktur versehen werden, da sonst der Überhang oder das Loch beim Druckprozess zusammenfallen würden.
Druckluftwerkzeuge für die Oberflächen
Da gedruckte Oberflächen in der Regel rau sind, müssen diese geglättet werden, unter Umständen müssen Funktionsflächen gefräst werden. „Überraschend viele Anwender gehen hierbei noch recht archaisch mit Hammer, Meißel und Handfeile vor“, berichtet Martin Erle, technischer Anwendungsberater der Firma Biax – Schmid & Wezel GmbH aus Maulbronn. Dabei gäbe es doch bereits die passenden Druckluftwerkzeuge, so Erle.
In der Tat hat Biax hier einiges zu bieten: Mit dem Druckluftmeißel lassen sich die Stützstrukturen einfach und sauber „wegrasieren“. Ein Druckluftschleifer mit Schnellwechselfutter ermöglicht den Einsatz zahlreicher Polier- und Schleifwerkzeuge ohne Zeitverlust. Für besonders feine Arbeiten empfehlen sich Druckluftfeilen, die sich durch einen geringen Materialabtrag auszeichnen. Trotz aller Fortschritte in der Fertigungstechnologie wird das Nachbearbeiten, speziell das Entgraten, bis auf weiteres eine Rolle spielen. Es wird sogar immer wichtiger. Und immer seltener wird die grundsätzliche Frage gestellt, ob es überhaupt wertschöpfend ist.
gm