Automatisches Glätten und Homogenisieren additiv gefertigter Kunststoff- und Metallkomponenten

Um Kunden einbaufertige 3D-gedruckte Kunststoff- und Metallkomponenten bieten zu können, setzte das Dienstleistungsunternehmen Klaus Stöcker Metallbearbeitung bei der Nachbearbeitung zunächst auf manuelle Prozesse. Aufgrund einer stetig steigenden Nachfrage sowie immer höheren Anforderungen an die Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit des Post Processing investierte das Unternehmen in die automatisierten Lösungen S1 für das Entpulvern sowie die M1 Basic von AM Solutions – 3D post processing technology, die das effektive und wirtschaftliche Glätten und Homogenisieren der Oberflächen ermöglicht. Eine zweite solche Anlage, die eine kostengünstige Alternative zum chemischen Glätten darstellt, nahm das Dienstleistungsunternehmen aufgrund seiner positiven Erfahrungen kürzlich in Betrieb.

Mit rund 40 Mitarbeitenden deckt die 1990 gegründete Klaus Stöcker Metallbearbeitung ein breites Spektrum in der mechanischen Fertigung ab. Es reicht vom Drehen, Fräsen, Senk- und Drahterodieren, Flach- und Rundschleifen, Montage und Messen mit modernsten Maschinen bis zum kompletten Werkzeug-, Vorrichtungs-, Lehren- und Sondermaschinenbau. Zu den Kunden zählen Unternehmen aus der Automobilindustrie ebenso wie aus der Pharma- und Lebensmittelindustrie sowie dem Maschinenbau. Seit 2016 stellt das Dienstleistungsunternehmen auch additiv gefertigte Kunststoff- und Metallkomponenten erfolgreich her, sodass inzwischen 16 Drucker im Einsatz sind. Das Unternehmen fertigt damit Bauteile aus unterschiedlichen Kunststoffen, unter anderem PA 6 und PA 12 auch mit Glas-, Carbon- und Kevlarfasern, im FDM/FFF- und SLS-Verfahren. Das Stereolithografie-Verfahren (SLA/PJM) wird für den Druck von überwiegend optischen Bauteilen mit verschiedenen Eigenschaften und Farben genutzt. Metallische Komponenten werden aus Aluminiumlegierungen, Edelstählen und verschiedenen warmarbeitenden Werkzeugstählen im Selective Laser Melting (SLM) und Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM) hergestellt.

Automatisiertes Post Processing als wichtiger Bestandteil der Prozesskette
Als Dienstleister in der additiven Fertigung erkannte man auch schnell, dass der Druck von Teilen alleine nicht zum Erfolg führt, sondern die komplette Prozesskette abgedeckt werden muss. „Dazu zählt für uns einerseits eine umfassende Beratung, in der wir mit unseren Kunden darüber sprechen, ob ein Bauteil überhaupt für die additive Fertigung geeignet ist, welche konstruktiven Änderungen eventuell dafür erforderlich sind sowie in welchem Verfahren und aus welchem Material es idealerweise hergestellt werden kann. Andererseits ist die Nachbearbeitung ein wichtiger Punkt, um Kunden mit einbaufertigen Teilen beliefern zu können“, erklärt Arnd Meller. Zunächst erfolgte das Post Processing manuell mit im Hause verfügbaren Mitteln. So wurden beispielsweise lasergesinterte Kunststoffteile in einer Handstrahlkabine gereinigt. Da sowohl die kontinuierlich steigende Teilenachfrage als auch höhere Anforderungen an die Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit der Prozesse mit den bisherigen Nachbearbeitungsmethoden nicht mehr abgedeckt werden konnten, hat man sich nach automatisierten Lösungen umgesehen. Wesentliche Aspekte spielten neben der Bearbeitungsqualität die Anlagensicherheit, die Total Cost of Ownership (TCO) sowie die Anwendungs- und Bedienerfreundlichkeit. „Letztendlich war auch die hervorragende Fachberatung und die langjährige Erfahrung in der Oberflächenbearbeitung ausschlaggebend dafür, dass wir uns für die Nachbearbeitungslösungen von AM Solutions – 3D post processing technology entschieden haben. Zudem hat mich die AM Solutions/Rösler Fertigungstiefe am Standort Untermerzbach sehr beeindruckt“, merkt Arnd Meller, Leiter Additive Fertigung bei Klaus Stöcker an. Eigentlich war dabei zunächst nur das Reinigen mit der S1 ein Thema. Für die Verbesserung der Oberflächen hatte man zunächst andere Lösungen wie das chemische Glätten im Auge.

Gleitschlifftechnik – eine wirtschaftliche Alternative zum chemischen Glätten
Überrascht war Arnd Meller daher, als er bei einem Besuch im Customer Experience Center von AM Solutions – 3D post processing technology feststellte, welche Ergebnisse sich mit der M1 Basic bereits nach relativ kurzen Bearbeitungszeiten erzielen lassen. Das Glätten und Homogenisieren der Oberflächen von Kunststoffteilen sowie die Verringerung der Rauheitswerte sind Anforderungen, die von sehr vielen Kunden an den Dienstleister herangetragen werden. Mit der M1 Basic hat AM Solutions dafür eine Lösung, mit welcher diese Aufgabenstellungen schnell, reproduzierbar und prozesssicher durchgeführt werden können. „Bei einer Vielzahl von Bauteilen ist die Gleitschlifftechnik eine echte Alternative zum chemischen Glätten. Die Bearbeitung erfolgt im Vergleich deutlich kosteneffizienter, was uns erhebliche Wettbewerbsvorteile verschafft. Einen Beitrag dazu leistet sicherlich die hohe Kompetenz von AM Solutions durch die Erfahrung von Rösler in der Gleitschlifftechnik und der Entwicklung und Fertigung der passenden Schleifkörper“, ergänzt Arnd Meller. Im Detail handelt es sich bei der M1 Basic um eine kompakte Plug-and-Play-Anlage für das Schleifen und Polieren von 3D-gedruckten Teilen aus Kunststoffen und Metallen mit integrierter Prozessüberwachung. Durch ihren integrierten Prozesswasserkreislauf und 230 Volt-Anschluss lässt sie sich einfach und autark in das Arbeitsumfeld integrieren. Die Anlage ermöglicht die Chargen- und Einzelteilbearbeitung von bis zu 550 x 150 x 130 mm (L X B x H) großen Komponenten mit unterschiedlichen Geometrien. Die innovative Maschinenlösung lässt sich leicht an verschiedene Bearbeitungsaufgaben anpassen, wobei teilespezifische Programme in der Anlagensteuerung hinterlegt werden können. Da sich der Arbeitsbehälter serienmäßig in zwei separate Abteile trennen lässt, können verschiedene Werkstücke gleichzeitig in unterschiedlichen Prozessen nachbearbeitet werden.

Dass sich der Einsatz der M1 Basis in der Abteilung Additive Fertigung bei Klaus Stöcker rechnet, belegt die kürzlich erfolgte Inbetriebnahme einer zweiten Anlage, welche für den Metallbereich zur Anwendung kommt.