Additive Fertigung mit Parallelkinematik-Modulen: 3DMD-Verfahren mit Bearbeitung von Großteilen

Was ist das 3DMD-Verfahren?

Dynamic Material Deposition (3DMD) kombiniert pulverbasiertes Laserauftragsschweißen mit der additiven Fertigung von metallischen Komponenten. Bei diesem Verfahren schmilzt ein Laser das Material, das dann auf ein Substrat aufgebracht wird. Diese Methode beschleunigt die Produktion, verringert den Energieverbrauch und minimiert Verzug.

Die Herausforderung der Größe in der additiven Fertigung

Die additive Fertigung hat eine bemerkenswerte Einschränkung: Während sie kleine Teile mit hoher Präzision produziert, mangelt es großen Komponenten oft an Detailgenauigkeit und Qualität. Das hybride Parallelkinematik-Modul, das mit einem DED- (Directed Energy Deposition) oder einem 3DMD-Verfahren ausgestattet ist, geht dieses Problem an und ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung großer Bauteile ohne Präzisionseinbußen.

Vielseitigkeit und Anwendungen von 3DMD

Ursprünglich wurde das 3DMD-Verfahren hauptsächlich für die Beschichtung von Komponenten eingesetzt. Seine Fähigkeit, verschiedene Legierungen und Metalle durch eine düsenbasierte Pulverzufuhr zu verarbeiten, macht es jedoch äußerst vielseitig. Zu den Anwendungen gehören:

• Schutzbeschichtungen, die die Lebensdauer von Bauteilen verlängern
• Spezialisierte Oberflächenbehandlungen
• Verstärkungsmerkmale für den Leichtbau, die zu Materialkosteneinsparungen führen
• Reparatur von Komponenten sowie traditionelle additive Fertigung

Präzisionsfertigung von großen Teilen: Die Integration von 3DMD in das Parallelkinematik-Modul (PKM)

ELHA-MASCHINENBAU hat zusammen mit Cognibotics und dem Technologiepartner Ponticon das Verfahren der dynamischen Materialabscheidung (3DMD) erfolgreich in das PKM integriert. Durch diese Zusammenarbeit ist ein vielseitiges System entstanden, das in der Lage ist, die Herstellung und zerspanende Nachbearbeitung komplizierter Bauteile aus einer Vielzahl von Legierungen und elementaren Metallen zu bewältigen. 

• Das hybride Parallelkinematik-Modul übernimmt sowohl die Fertigung als auch die Nachbearbeitung von komplizierten Teilen aus verschiedenen Legierungen und Metallen in einer einzigen Aufspannung. Dies umfasst:
  • Additive Fertigung
  • Beschichtung
  • Reparatur
  • Nachbearbeitung und Bearbeitung in der gleichen Aufspannung
• Großflächige Produktion: Unterstützt die Herstellung von großflächigen Komponenten innerhalb eines Arbeitsbereichs von bis zu 3 x 2 Metern in den Dimensionen Y x Z, mit einem großen Bereich in der Dimension X, wodurch präzise Ergebnisse und nahezu netzwerkförmige Strukturen gewährleistet werden.
• Außergewöhnliche Dynamik: Erreicht maximale Beschleunigungen von 2,5 G, was die Fertigungsgeschwindigkeit und die operativen Fähigkeiten, besonders bei Richtungsänderungen und Konturtreue, erheblich steigert.
• Mikrostruktur-Fertigung: Erzeugt 3D-Mikrostrukturen mit einer Mindestwandstärke von 500 μm und einer Oberflächenrauhigkeit von etwa 20 μm.

Mobile hybride additive Fertigung als schlüsselfertige Lösung

Darüber hinaus wurde eine kompaktere Variante des PKM so konstruiert, dass er in einen Standard-40-Fuß-Container passt und einen Arbeitsbereich von 1,2 x 1,2 x 2,5 Metern bietet. Dieses Design ermöglicht einen einfachen Transport und unterstützt die additive Fertigung und die maschinelle Bearbeitung in einer einzigen Einrichtung. Es bietet die Vielseitigkeit, sowohl Produktion als auch Reparaturen zu bewältigen, sei es im Haus oder vor Ort. Darüber hinaus stellt ein fortschrittliches Kalibrierungssystem die Präzision nach dem Transport schnell wieder her und sorgt für gleichbleibende Genauigkeit in jeder Umgebung.

---