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Manufacturing-Execution-SystemeDie selbstregelnde Fabrik

Mobile MES-Anwendungen mit Hydra von MPDV

Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Sie halten sich hartnäckig, werden in jüngster Zeit sogar häufiger genannt.

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4D-Drucker, Keramik-Prototypen3D-Printing von Keramik und Kunststoff

Das 3D-Printing ist heute eine feste Größe der Produktentwicklung. Großen Anteil am Siegeszug der Technologie hat das Unternehmen 4D Concepts, das die 3D-Drucker des US-Herstellers Z Corporation in Deutschland anbietet.

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Techno-SCOPE: 3D-Printing von Keramik und Kunststoff

Zu den Kunden des hessischen Unternehmens gehört auch das Werkstoffzentrum Rheinbach, das spezialisiert ist auf die Prototypenentwicklung mit keramischen Werkstoffen. Anders als bislang üblich werden die 3D-Drucker hier nicht zum Bau von Modellen für spätere Kunststoff-Produkte genutzt, sondern zur Direkterstellung von Prototypen aus technischer Keramik. „Das Potenzial keramischer Werkstoffe ist vielen Ingenieuren immer noch nicht hinreichend bekannt. Zudem führt der bislang recht zeit- und kostenintensive Produktionsprozess zu langen Entwicklungszyklen. Daher ist ein Verfahren zur raschen und preiswerten Herstellung von Prototypen dringend erforderlich,“ erklärt Dr. Wolfgang Kollenberg. Um diesem Ziel näher zu kommen, unterzogen die Spezialisten von Rheinbach verschiedene RP-Verfahren einem Benchmarking. Dabei zeigte sich, dass die 3D-Drucker von Z Corporation und 4D Concepts die beste Möglichkeit bieten, auch Prototypen aus keramischen Pulver-Werkstoffen zu fertigen. Entscheidend ist, dass für die Formgebung im 3D-Druck kein Werkzeug benötigt wird. So kann die Entwicklungszeit um Monate verkürzt werden. Mit dem neuen 3D-Drucker – ein Modell der Baureihe Z 310 – führt das Werkstoffzentrum Rheinbach nun die Entwicklung keramischer Pulver-Werkstoffe für den Prototypenbau fort. Der 3D-Druck keramischer Modelle und Prototypen wird zudem als Dienstleistung angeboten.

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Der Bauraum des Z 310 hat die Maße 200 × 250 × 200 mm. Es lassen sich also kleine und mittelgroße Modelle erstellen. Im einfachsten Fall entstehen sie aus einem Pulver auf Stärke-Zellulose-Basis. Dazu tragen handelsübliche HP-Druckköpfe einen Flüssigbinder schichtweise auf. Das Bautempo liegt bei etwa vier Schichten pro Minute, wobei die Schichtdicken zwischen 0,075 und 0,25 mm liegen. Weitere Vorteile des 3D-Printers sind die geringen Anschaffungs- und Betriebskosten, niedrige Materialkosten, die einfache Bedienung der Anlage und die schnelle Produktion der Modelle. All das senkt die Entwicklungskosten und eröffnet auch bei kleinen Budgets mehr Freiraum für die Realisierung von Iterationsmodellen, die verschiedene Zwischenschritte einer Entwicklung darstellen. Im übrigen erlauben die beiden größeren 3D-Drucker Z 510 und Z 810 dank ihrer Bauräume von 350 × 250 × 200 mm und 600 × 500 × 400 mm auch die Herstellung von Modellen und Prototypen mit größeren Abmessungen.

Bei dieser Methode des 3D-Printings handelt sich um eine offene Technologie, die sich stetig neue Einsatzgebiete erschließt. Rheinbach stärkt damit letzthin die Wettbewerbsposition des Werkstoffs Keramik. Stärker als bisher wird er ins Blickfeld der Produktentwickler rücken und sich im Substitutionskampf besser behaupten. Anderenorts entstehen aus den 3D-Prints durch Infiltration von PU-Materialien flexible Bauteile oder mit Hilfe eines Mineralstoff-Polymer-Compounds besonders filigrane Strukturen. Über die Wahl diverser Pulverwerkstoffe können ohne Wechsel von Druckköpfen oder Binder die Modelleigenschaften verändert werden. ms

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