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alphacam GmbH
Erlenwiesen 16
D-73614 Schorndorf
Tel. +49 (0)7181-9222-0
www.alphacam.de
alphacam austria GmbH
Handelskai 92
Gate 1 / 2. OG / Top A
A-1200 Wien
Tel. +43 (0) 1 3619 600-0
www.alphacam.at
alphacam swiss GmbH
Bahnhofstr. 5
CH-9443 Widnau
Tel. +41 (0) 71 775 82 40
www.alphacam.ch
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alphacam
1992 gegründet
J.R. Galli
Michael Junghanß
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Agenda
alphacam
Leichtbau Potenzial bei der additiven Fertigung mit FDM
Prototyping – Vorrichtungen – Endprodukte
Weltweite Bauteil Wiederholgenauigkeit
Q & A
Michael Junghanß
Geschäftsführender Gesellschafter
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alphacam
80 Angestellte
3D Drucker Vertrieb
TEILEFABRIK
CAD/CAM
Siemens PLM Partner
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alphacam & Stratasys
1993 Start der
Zusammenarbeit
über 2000 verkaufte professionelle 3D
Drucker
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These
“Wir produzieren Kunststoffteile!”
Additive Manufacturing mit FDM ist der dritte Weg zur
Herstellung von Kunststoffteilen
Die Grenze ist nur die Vorstellungskraft und das persönliche
Konstruktionsvermögen
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Kunststoff Werkstoffpyramide
Styrole
ABS, ASA
Polycarbonat
PC
Polyamide
PA 12
Polyphenylensulfon
PPSU
Polyacetale
POM
Polyacetale
PEEK
Silikon
Si
Phenol
PF
Epoxyde
EP
Polyetherimid
PEI (Ultem)
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Funktionsprinzip FDM
Thermoplaste
Support
Modellmaterial
1Kanister
Düsen
Material-
draht
Antriebsrollen
Heizelemente
Supportmaterial
1Kanister
Material-
draht
Bauplattform
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Prototyping
Instrumententafel
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Leichtbau mit FDM in 3
Stufen
Voreingestellt auf Knopfdruck im 3D Druckertreiber
Individuell angepasst im 3D Druckertreiber
Konstruktiv im CAD im Wissen um die technologischen
Möglichkeiten von FDM
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4 Dinge
sind wichtig zu wissen über FDM von
Stratasys
45°
bis zu 10mm Spaltüberbrückung
“hands free” auswaschbare Stützen
Einlegeteile
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Leichtbau Potenzial
Würfel 75mm Kantenlänge
Baustiel Materialvolumen Bauzeit
•Solid 100% 100%
•Sparse DD 48% 47%
•Hexgonal 31% 74%
•Sparse 30% 31%
•Customs 26% 29%
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vorher
Modellschriftzug
Varianten aus FDM
AM bei BMW
im Vorrichtungs-Bau
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AM bei BMW
das Resultat > 60% leichter
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Topologie Optimierung
Software: Inspire/SolidThinking, Rhinoceros T-Splines-Plug in
Produktion: alphacam mit FDM
Gewicht: 12 kg, davon 4 kg 3D-Druckteil
Achsenabstand: 1150 mm Spurbreite: 800 mm Räder: 20 Zoll
Geschwindigkeit: 30 km/h
Studierendenteam: Marcus Hackner,
Marius Rosenthal, Andrej Jefimov,
Thyll Niebergall, Tobial Brambor,
Lena Poiolek
Foto HAWK, Mark Giesler und Kevin Momoh
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Die wahre Geschichte
von visatec
Wenn AM im Engineering gelebt wird
Wenn AM einfacher ist als aus dem Katalog zu bestellen
Wenn AM-gerecht konstruiert wird
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Unterwasser-“Staubsauger”
ABS ersetzt Edelstahl-Konstruktion
FDM Teil wird zum Verbrauchsartikel – “Staubsaugerbeutel”
Strahlungsresistenz von ABS ist ähnlich wie Edelstahl
Deutlich schnellere Eigenproduktion nach Bedarf
Einfacher unter Wasser zu shreddern und zu pressen
90% Kostenreduzierung in der Fertigung und bei der
Entsorgung von radioaktivem Abfall
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Unverlierbare Baugruppen
Vorschrift in der Atom-Industrie, bei
Aerospace und ???
bisher: Sicherung der Sicherung durch
sichern
Mit AM: clever konstruiert und als bewegliche
Baugruppe in FDM gebaut
Über 2/3 Zeitersparnis in Fertigung und
Montage
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Endprodukte
Schutzkappe mit metrischen Gewinde 32 x 1
Zahnriemenrad für die Kamera Verstellung
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Additive Manufacturing
die Reihefolge macht’s
additiv Denken
additiv Konstruieren
additiv Fertigen
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Additive Manufacturing
Geschäftsmodelle
klassisch die “Teilefabrik” – der Dienstleister
Web basierend “fabberhouse” – der Kunde ist beteiligt
= Industrie 4.0??
Advanced Digital Manufacturing Center – weltweiter
Fertigungsverbund
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TEILEFABRIK
Additive Herstellung von Bauteilen in den unterschiedlichsten
thermoplastischen Materialien als Dienstleistung
Ausstattung:
- Europas modernster FDM-Maschinenpark
- 50 FDM-Maschinen, darunter 11 FORTUS 900mc
- große Bauteile (Bauraum 914 x 610 x 914 mm)
- 5 Polyjet Anlagen
- Oberflächenveredelung
Einsatzgebiete:
Anschauungsmuster, Funktionsprototypen,
Vorrichtungen, Endprodukte auch in größeren Stückzahlen,
Test der FDM-Technologie, Kapazitätserweiterung
www.Teilefabrik.de www.fabberhouse.de
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3D-Printinting for everybody
Lösung für jeden, der 3D-Daten in eigener Regie in Kunststoffteile verwandeln möchte
Charakteristik
- 3D-Printdaten mit Druckertreiber einfach selbst erstellen
- 3D-Printdaten an fabberhouse hochladen und sofort Angebot erhalten
- Online bezahlen – Produktion startet zu einem garantierten Zeitpunkt
- Prozessschritte im WEB verfolgbar
- Nutzung unabhängig von Ort und Zeit
- pro cm³ verbautem Material nur € 0,49 inkl. MwSt.
- kein Mindestumsatz
- neun Baufarben nach Farbkalender
- langlebiger Thermoplast ABS
- professionelle FDM 3D Drucker
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Beispiel
Bestellung 30 Satz am Freitag 14.08.
23 Satz versendet am 18.08.
7 Satz versendet am 19.08.
Bestellung 10 weitere Sätze am 28.08.
versendet am 02.09.
Preis pro Satz € 52,77
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Advanced Digital
Manufacturing Centers
Weltweiter Fertigungsverbund mit Produktionsstätten in
USA 6x
Canada
Europa 4x
China 2x
Japan
Australien
Alle Maschinen sind vernetzt und die Kapazitäten sind
sichtbar
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Display einer Fortus FDM Anlage
• Die Anlage kennt sich
• Der Printdatensatz steuert den
Prozess
• Proprietäres Material, rückverfolgbar
bis zum Granulat
• 1 Person für 20 Anlagen
Wo findet die Wertschöpfung statt?
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Blick in die TEILEFABRIK
Blick in die Zukunft?
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Industrielle additive Fertigung
mit dem freeformer
Herbert Kraibühler
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Zahlen, Daten, Fakten
• Mitarbeiter:
~ 2.500 weltweit
~ 2.050 Deutschland
• Konsolidierter
Umsatz 2014:
548 Mio. Euro
• Exportanteil:
~ 60 Prozent
• Eigenfertigungsanteil:
> 60 Prozent
Das Familienunternehmen
2 © Copyright by ARBURG 2015-10 / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress
Zentrale Produktion in
Loßburg / Schwarzwald
mit rund 146.000 m²
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Leistungsspektrum
• Hightech-
Spritzgießtechnik
- 125 bis 5.000 kN
Schließkraft
- 0,001 bis 2.583 g PS
Schussgewicht
• Robot-Systeme und
Turnkey-Projekte
• Anwendungs-
technische Beratung
Das Familienunternehmen
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Das Familienunternehmen
ARBURG ist in additive Fertigung eingestiegen
• Neues Verfahren:
ARBURG Kunststoff-
Freiformen (AKF)
• Funktionsteile ohne
Werkzeug herstellen
• Kleinserien und
Einzelteile effizient
produzieren
• Neues Produkt:
freeformer
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Intention
Marktanforderungen verändern sich
5 © Copyright by ARBURG 2015-10 / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress
Kurze
Produktlebens-
zyklen
Rasante
technische
Entwicklung
Wunsch nach
individuellen
Produkten
Zunehmende
Varianten-
vielfalt
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Lösung: Industrielle additive Fertigung
Ohne Werkzeug, direkt aus 3D-CAD-Daten produzieren
Intention
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„Software“:
Schichtweise
Geometrie-
zerlegung
„Hardware“:
Schichtweise
Geometrie-
erzeugung
Fertiges
Bauteil
Ausgangsbasis:
3D-CAD-Daten
(STL-Files)
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Verfahrensprinzip AKF
Technik: freeformer und
Kunststoff-Freiformen
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Aktor taktet
Düsenverschluss
Materialaufbereitung
mit Schnecke wie beim
Spritzgießen Düsenverschluss
Ausgangsbasis:
Qualifiziertes
Standardgranulat
Austrag einzelner
Tropfen an der
Düsenspitze
Materialreservoir
zwischen Schnecke
und Düsenspitze steht
unter Druck
x
y
Bauteilträger
bewegt Teil z
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Technik: freeformer und
Kunststoff-Freiformen
Emissions-/ rückstandsfreie Materialverarbeitung
• Zwei Materialien oder
Farben kombiniert
verarbeiten
• Wasserlösliche
Stützstruktur aus
besonderem Material*
• Hart-Weich-Verbund
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* BASF Material auf Basis von Polyvinylpyrolidon
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Materialaufbereitung wie bei Spritzgießmaschine
• Verwendung von
qualifizierten
Originalwerkstoffen
• Trocknung je nach
Material erforderlich
• Ergebnis: Hohe
Materialverfügbarkeit
und kostengünstiger
Materialeinsatz
Technik: freeformer und
Kunststoff-Freiformen
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Materialien und Eigenschaften
Status der momentan qualifizierten Materialtypen
• ABS, PC, PA12 (amorph), TPE
• PA6 und PP in Entwicklung
• Offenes System
- Prozess individuell optimierbar
- Materialien selbständig qualifizierbar
• Grenzen
- Verarbeitungstemperatur
aktuell max. 300 °C
- Temperaturbeständigkeit
des Materials
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Bild: Bauteil für Materialqualifizierung
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Materialien und Eigenschaften
Homogener, dichter Schichtaufbau
• Tropfen-/Düsengröße
bestimmt Struktur
der Oberfläche
• Material und Füll-
strategie bestimmen
Dichte des Teils
• Parameter wie
Bauraumtemperatur
beeinflussen
mechanische
Eigenschaften
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Materialien und Eigenschaften
Zugfestigkeit im Vergleich zu Spritzteilen: ~ 80 %*
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1 mm
additiv gefertigt
gespritzt
* Wert abhängig von Material und Orientierung
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Vom Einzelteil bis zur Kleinserie
Anwendungen in der Praxis
13 © Copyright by ARBURG 2015-10 / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress
60 Stk. Halter für LED Lampen
Material: ABS
Schichthöhe: 0,21 mm
Bauzeit: ca. 14 h
Schlüsselanhänger mit Gelenk
Material: ABS
Schichthöhe: 0,27 mm
Bauzeit: ca. 1 h
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Integrierte Funktionen – Designfreiheit
Anwendungen in der Praxis
14 © Copyright by ARBURG 2015-10 / Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress
Schlauchschelle mit
Gelenk und Schnappnase
Material: PA oder PC
Schichthöhe: 0,27 mm, Bauzeit : ca. 4,5 h
Kette mit beweglichen Gliedern
Material: ABS
Schichthöhe: 0,21 mm
Bauzeit: ca. 8 h
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Anwendungen in der Praxis
Mehrkomponententechnik
Würfel mit Scharnieren
Material: ABS + TPE (80 Shore)
Schichthöhe: 0,21 mm
Bauzeit: ca. 1 h
Greifer mit Dichtlippe
Material: ABS + TPE (80 Shore)
Schichthöhe: 0,21 mm
Bauzeit: ca. 9,5 h
Integrierter
Medienkanal
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Komplexe Geometrien mit Stützstrukturen
Anwendungen in der Praxis
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Faltenbalg
Material: TPU (80 Shore)
Schichthöhe: 0,27 mm
Bauzeit: ca. 2,5 Stunden
Gehäuse
Material: ABS
Schichthöhe: 0,26 mm
Bauzeit: ca. 5 Stunden
Wasserlösliche
Stützstruktur aus
besonderem Material*
* BASF Material auf Basis von Polyvinylpyrolidon
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Anwendungen in der Praxis
Großserienartikel durch Details individualisieren
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Büroschere
Material: PP
Schichthöhe: 0,21 mm
Bauzeit: 1 Minute für Individualisierung
Lichtschalter-Wippe
Material: ABS + TPU
Schichthöhe: 0,21 mm
Bauzeit: 5 Minuten für Individualisierung
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Fazit und Ausblick
AKF ist spannendes Zukunftsthema
• AKF gefertigte Teile haben gute
mechanische Eigenschaften
• Im Vergleich zum Spritzgießen
- Verzug und Spannungen gering
- Extreme Wandstärken-
Dicken-Verhältnisse möglich
- Funktionsteile einfach herstellbar
• Voraussetzung: Beschäftigung
mit Technologie
• Offenes System – individuelle
Einstellung und Qualifizierung
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Industrielle additive Fertigung
mit dem freeformer
Herbert Kraibühler