3D-Druck : Reif für die Serie

Ein paar Fahrminuten und schon sitzt man an der Sagrada Familia und genießt frische Tapas. Genauso nah ist das Anbaugebiet Do Alella, der „Weinberg Barcelonas“. Doch heute sind die Katalanen auf etwas ganz anderes stolz. Der US-Druckerhersteller Hewlett Packard (HP) betreibt in Sant Cugat bei Barcelona das größte 3D-Druckzentrum außerhalb der USA. HP ging 2014 sehr aggressiv in den damals zwölf Milliarden US- Dollar schweren 3D-Druck-Markt. Das war für ein Unternehmen, das fast ausschließlich in der virtuellen und 2D-digitalen Welt operierte, eine ziemliche Behauptung. Heute, nur vier Jahre später, hat sich HP als echter Technologieführer für den digitalen End-to-End- Workflow von morgen etabliert. 2016 stellte HP ihre ersten 3D-Drucker «HP Jet Fusion 3D 3200» und «HP Jet Fusion 3D 4200» vor – und seither stehen einige andere 3D-Druckerhersteller vor herausfordernden Zeiten. „In Zusammenarbeit mit unseren Kunden sind wir stolz darauf, die Art und Weise neu zu erfinden, wie die Welt konstruiert und produziert, und innovative neue Anwendungen zu ermöglichen, die mit HP Multi Jet Fusion möglich sind“, sagt Ramon Pastor, General Manager des HP-3D-Geschäfts.

Bei einem Besuch im HP-3D-Druckzentrum – zwei Jahre nach der ersten Präsentation – ist klar, dass sich viel verändert hat. Was früher nur ein Forschungslabor für Einzelmaschinen-Fähigkeiten war, ist jetzt eine vollintegrierte End-to-End-AM-Produktionsfabrik, die deutlich zeigt, wie die AM-Fabriken von morgen aussehen werden. Reihen von mehreren Maschinen, Veredelung und Pulver Sieb-/ Recycling-Stationen, viele Vakuumröhren und Roboterwagen, um automatisch Druckbetten von einem zum anderen zu bewegen. Denn all die disruptiven Elemente, auf denen das Gerät basiert, erlauben es den Amerikanern tatsächlich, rund zehn Mal schneller zu drucken als vergleichbare Geräte – und dies bei gleich hoher Qualität. Bis zu 30 Millionen Tropfen pro Sekunde und Druckknopf: Diese Anzahl an Tropfen inklusive ihrer Satellitentropfen muss man kontrollieren können. Und noch viel mehr die Temperatur an jeder Stelle des Bauteils und des Bauraums. Die «Multi Jet Fusion»-Technologie kann aber noch viel mehr. In der Anlage in Sant Cugat wird die Effizienz des Multi Jet Fusion-Prozesses offengelegt. Ingenieure demonstrieren, wie die Baueinheit aus ihrem 380 x 284 x 380 mm großen Block aus 180 ° C heißem Pulver in der Verarbeitungsstation zur Kühlung entleert werden kann. Die Baueinheit kann gereinigt und direkt wieder an die Arbeit gebracht werden. In der Zwischenzeit zeigt die Software, wie viele Schichten gedruckt wurden und wie viele Teile vollständig sind. Es verfügt auch über Wärmebildfunktionen, und wenn der Benutzer den Baubereich mit zahlreichen verschiedenen Teilen füllt, positionieren die Algorithmen der Software die Objekte intuitiv, um den effizientesten Aufbau zu gewährleisten.

Eine entscheidende Rolle spielt dabei auch ein rasches Erreichen einer Gewinnschwelle (Break-Even-Point), denn darin spielen diverse Elemente eine Rolle, zum Beispiel die Anschaffungskosten oder die Materialkosten. „Je nach Bauteil liegt bei uns der Break-Even zu Spritzguss bei 40.000 Stück“, sagt Lothar Stern, Geschäftsführer der Stern 3D GmbH. Er baut gerade eine der europaweit größten Fertigungsstätten für den 3D-Druck. Mit zehn 3D-Druckern des Typs HP Jet Fusion 3D 4200 deckt das junge Unternehmen professionelle 3D-Drucklösungen für diverse Anwendungsfelder ab. Neben der Herstellung einzelner Prototypen und Kleinserien will Stern 3D auch Serienfertigung anspruchsvoller Teile in Gang setzen. „Die 3D-Drucker von HP sind für Prototypen sowie für die Serienproduktion geeignet. Mit der entsprechenden Anzahl an Maschinen können wir in kurzer Zeit große Stückzahlen produzieren.“

Lothar Stern ist von der Qualität überzeugt. „Bei der Serienproduktion von Funktionsteilen sind diese 3D-Drucker deutlich günstiger als Selektives Lasersintern (SLS)“, erklärt Stern. Andere Maschinentypen außer SLS oder die Voxeltechnik seien nicht in Frage gekommen, da die mechanischen Eigenschaften der Materialien nicht geeignet für die Funktionsteile seien. Eine zentrale Rolle spielt dabei der schwarze PA12, das erste zertifizierte Material für HP Jet Fusion 3D-Drucker. Außerdem gibt es noch zwei eigenproduzierte Materialien. HP 3D High Reusability PA 11 eignet sich vor allem für Prothesen, Einlagen, Sportartikel, Schnappverbindungen oder Scharniere und HP 3D High Reusability Polypropylen ist ein Material, das erhöhte Flexibilität bietet. „Mit diesen Materialien sind wir derzeit sehr gut aufgestellt“, ist Stern überzeugt. Sein Unternehmen stellt unter anderem Robotergreifer mit innenliegenden Kanälen für Druckluft und Wasser her. Die Greifer sind dabei immer optimal an die Form des Bauteils angepasst. Weitere Top-Produkte sind Spannvorrichtungen und Auflageprismen für Werkzeugmaschinen.