Moderne Fertigungstechnik

Metallbauteile aus dem 3D-Drucker

In der Lebensmitteltechnik besteht ein wachsender Trend zur Individualisierung. Eine Verringerung der Stückzahlen und ein Anstieg der Komplexität von Bauteilen sind die Folgen. Hier liegen Chancen für eine noch junge Technologie: Der industrielle Metall-3D-Druck bietet die Möglichkeit, Maschinenkomponenten einzeln oder in Kleinserien direkt auf CAD-Datenbasis zu fertigen – ohne Einsatz von Werkzeugen oder Formen.

Dass sich dreidimensionale Produkte aus Kunststoff ausdrucken lassen, ist mittlerweile bekannt. Dass das aber auch mit Metallen funktioniert, eher nicht. „Noch recht Wenige wissen genau, was hinter dieser Technologie steckt und welche Potenziale für Unternehmen der Lebensmittelbranche darin schlummern“, sagt Sven Skerbis. Hier setzen er und sein Kompagnon Matthias Bath mit ihrer Firma Parare an. Neben der eigenen Fertigung von 3D-Druckteilen in Frickenhausen beraten und schulen sie auch in dieser noch neuen Technologie.

Im Mikrometerbereich trägt die Laserschmelzanlage Edelstahlpulver auf. Zwischen 20- und 60-tausendstel Millimeter dick ist diese Schicht. Dann wird die Fläche des zu erzeugenden Teils mittels Laserstrahl aufgeschmolzen. Heutige Anlagen, wie sie unter anderem bei Parare zum Einsatz kommen, arbeiten mit mehreren Lasern gleichzeitig und es wurde seitens der Anlagenhersteller eine signifikante Steigerung in den Aufbauraten erreicht. Im dritten Schritt wird die Grundplatte um eine Schichtstärke abgesenkt und der Vorgang wiederholt sich, im konkreten Fertigungsfall eines Gehäuses mit innenliegender Kühlung etwa 4.800 Mal. Der so entstandene Wärmeübertrager besteht aus Edelstahl 1.4404.

Prototyp für ein Element zur Zusammenführung von drei kleinen Rohren in eine Hauptleitung (links). Im Mikrometerbereich trägt die Anlage Edelstahlschichten auf bis das jeweilige Bauteil fertiggestellt ist. © SLM Solutions, Parare

Selektives Laserschmelzen nennt sich dieses Verfahren. Am Ende steht ein metallisches Produkt, das mechanisch genauso belastbar ist wie seine Äquivalente, die auf herkömmliche Weise durch Drehen, Fräsen oder Gießen entstehen. Der Vorteil gegenüber der zerspanenden Fertigung ist, dass bisher zu komplexe Geometrien nun hergestellt werden können und diese dann auch noch in der Stückzahl Eins kostengünstig zu realisieren sind: „Formen, für die sonst üblicherweise mehrere Bauteile zusammenzufügen sind“, beschreibt Skerbis. „Innenliegende Funktionen wie Kühlkanäle können bei dieser Schichtbauweise bereits integriert werden.“ Wer nun denkt, dass der industrielle 3D-Metalldruck die zerspanenden Verfahren ersetzen wird, der irrt. Die noch recht junge Technologie wird die bestehenden Möglichkeiten in der Produktentwicklung, im Design und im Ersatzteilwesen erweitern und gleichzeitig neuen Bedarf im Bereich der konventionellen Fertigungstechnik generieren. „Grundsätzlich ist heute wichtig, sich mit dieser Technologie zu beschäftigen und die Möglichkeiten im eigenen Unternehmen zu identifizieren, um morgen im internationalen Markt der Lebensmittelindustrie mithalten zu können. Dazu muss nicht gleich jedes Bauteil einer maximalen Topologieoptimierung unterzogen werden“, so Skerbis. Seiner Ansicht nach sollte in den Reihen der Entwicklung, Beschaffung und auch der Geschäftsführungen der mittleren Unternehmen ein grundsätzliches Verständnis der additiven Fertigungstechnologienund deren Potenzial bekannt sein, um im Bedarfsfall innovative Produkte entwerfen und fertigen zu können. Zu berücksichtigen ist, dass der Metall-3D-Drucker mehrere Arbeitstage für die Herstellung von Prototypen oder Kleinserienteilen mit einer komplexen Struktur benötigt.

 

Titel LT
lupe

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