Verbinden Sie CNC-Bearbeitung und 3D-Druck in der Fertigung

Fragen Sie sich auch manchmal, ob die CNC-Fertigung oder der 3D-Druck das bessere Verfahren ist? Die Antwort ist ganz einfach: “Das kommt darauf an!”

Vielfach verlässt man sich in der Produktion auf CNC Maschinen als das Rückgrat der Fertigung. Im Zuge des Aufstiegs additiver Fertigungsverfahren denken aber immer mehr Firmen darüber nach, auch den 3D-Druck in ihre Arbeitsabläufe zu integrieren oder sogar ihre CNC-Maschinen zu ersetzen. Wir geben Ihnen einen Überblick über die Möglichkeiten, die Ihnen der 3D-Druck bietet, und wie Sie beide Technologien am besten miteinander verbinden können.

Überblick CNC-Fertigung bzw. subtraktive Verfahren

CNC3DP_CNCFert

Bei der CNC-Bearbeitung werden auf einer computergesteuerten Werkzeugmaschine Bauteile aus einem Rohling herausgearbeitet, indem das “überschüssige” Material abgetragen wird. Sie stellt noch immer das kostengünstigste Verfahren zur Herstellung von Bauteilen in mittlerer bis großer Stückzahl dar. Seit Jahrzehnten erprobt, sind CNC-Maschinen in Fertigungsstätten weltweit verfügbar und es existiert umfangreiches Wissen rund um die gesamte Prozesskette. Durch seine Vielseitigkeit in Bezug auf bearbeitbare Materialien, herstellbare Geometrien sowie erreichbare Oberflächengüten und Toleranzwerte stellt die CNC-Technik in vielen Fällen das Mittel der Wahl dar.

CNC3DP_Subtractive_cropped

Allerdings ist die Herstellung eines Bauteils mittels CNC-Fräsen – insbesondere bei höherer Komplexität der Geometrie oder anspruchsvollen Werkstoffen – immer noch ein hochspezialisierter Prozess. So werden gut ausgebildete Konstrukteure und Programmierer benötigt, was zu vergleichsweise hohen Personalkosten führt. Oftmals sind spezielle Spannwerkzeuge erforderlich, die dann wieder konstruiert und gefertigt werden müssen. Gerade bei kleinen Stückzahlen treibt das die Stückkosten deutlich in die Höhe. Dazu kommt die nicht immer gewährleistete Verfügbarkeit und hohe Kosten für das Material. Je höher der Zerspanungsgrad, desto höher auch die Werkstoffkosten für den Rohling im Vergleich mit dem fertigen Bauteil.

Überblick 3D-Druck (bzw. additive Verfahren)

CNC3DP_3DDruck

Der 3D-Druck in seinen unterschiedlichen Ausprägungen stellt zwar schon seit vielen Jahren ein etabliertes Fertigungsverfahren dar, ist aber gerade in der Industrie bei weitem noch nicht so stark verbreitet wie die spanende Fertigung. Gerade zur Herstellung kleiner bis mittlerer Stückzahlen oder Prototypen hält insbesondere das FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) aber in verschiedenen Industriesektoren immer mehr Einzug. Hierbei wird ein Kunststoff aufgeschmolzen, durch eine Düse in Schichten aufgetragen und dabei zu einem Bauteil aufgebaut. Da abgesehen von eventuell erforderlichen Stützstrukturen nur genau die Menge an Material verwendet wird, die später das fertige Objekt bildet, entsteht so gut wie kein Abfall. Der Druck findet direkt auf der ebenen Druckplatte statt, so dass keine Spannwerkzeuge erforderlich sind. Zudem erfordert es nur wenig spezifisches Wissen, um einen BigRep-Drucker einzurichten und einen Druckvorgang zu starten. Das Verfahren selbst limitiert in keinster Weise den Gestaltungsprozess der Bauteile; beinahe jede gewünschte Geometrie kann gedruckt werden. So lassen sich auch eingefahrene Denkmuster in Konstruktion und Entwicklung überwinden. Technical Operations Manager bei der Nikola Motor Company: „Man kann tatsächlich den gesamten Entwicklungs- und Fertigungsprozess neu überdenken!“ 

CNC3DP_Additive_cropped

Bedingt durch den Prozess ist allerdings die Qualität der Oberflächen meist nicht mit der von gefrästen Bauteilen zu vergleichen und erfordert mehr oder weniger aufwendige Nachbearbeitungen. Und auch wenn inzwischen immer enger tolerierte Bauteile gedruckt werden, so können sie auch in dieser Hinsicht meist nicht mit gefrästen Werkstücken mithalten. Schlussendlich ist auch die Auswahl an Materialen beschränkt; per FFF lassen sich nur Kunststoffe verarbeiten, die aufgeschmolzen werden können.

Wie können Sie Ihren 3D-Drucker am besten einsetzen?

MONTAGEHILFEN

CNC3DP_handheldtool

Ein sehr anschauliches Beispiel stellt diese handgeführte Montagehilfe dar, die bei der Montage von Autos zum Einsatz kommt. Das Bauteil mit einer Länge von über 120 cm sollte ursprünglich in aus Aluminium gefräst werden. Die Kosten hierfür, einschließlich Maschinen-, Personal- und Materialkosten, hätten ungefähr 10.000 USD betragen, bei einer Lieferzeit von ca. zwei Wochen. Bei einer Vergabe des Auftrags an einen Zulieferer aus China hätte der Preis immerhin noch bei 5.800 USD gelegen, die Lieferzeit wäre ähnlich der bei einer In-House-Fertigung gewesen. Schlussendlich wurde entschieden, das Bauteil aus HI-TEMP CF auf einem BigRep PRO zu drucken. Die komplette Fertigungsdauer betrug ungefähr 2 Tage, dabei entfielen ca. zwei Drittel der Zeit auf den Druck. Da die gesamten Kosten sich auf nur 790 USD beliefen, ergab sich hier eine Einsparung von ca. 86 %! Als angenehmer Nebeneffekt für die Mitarbeiter, die das Bauteil in ihrem Arbeitsalltag handhaben müssen, ist auch das im Vergleich zu einer aus Aluminium gefrästen Variante um über 50 % geringere Gewicht. Alles in allem ein sehr lohnenswerter Einsatz des BigRep PRO.

SERIENBAUTEILE

CNC3DP_serialparts

Boyze Technologies setzt den 3D-Druck ein, um Serienbauteile für ihre im Auftrag von Verizon hergestellten 5G-Kiosks zu fertigen. Aufgrund der besonderen Form wäre es sehr zeitaufwendig gewesen, diese Teile zu fräsen und es hätte besonders umfangreiche Vorbereitungen und einige Nachbearbeitungsschritte erfordert. Weil das bei den gedruckten Bauteilen nicht notwendig war, lag in diesem Anwendungsfall ein besonderes Einsparpotential im Personaleinsatz. Und da mehrere unterschiedliche Teile gleichzeitig gedruckt werden konnten, ließ sich auch der Bauraum des Druckers bestmöglich ausnutzen.

Wie können Sie 3D-Druck und CNC-Bearbeitung kombinieren?

Der Nutzen der additiven Fertigung lässt sich nochmal steigern, wenn sie in cleverer Weise mit anderen Fertigungsverfahren kombiniert wird. Gedruckte Objekte lassen sich an mechanisch höher belasteten Stellen mit aus Metall gefertigten Bauteilen verstärken. Ein Beispiel hierfür sind Gewindebuchsen aus Messing, die in Kunststoffgrundkörper eingesetzt werden. Gedruckte Teile können auch spanend nachbearbeitet werden, um kritische Toleranzen oder erforderliche Oberflächengüten einzuhalten, oder um Gewinde einzufräsen. Und Aufnahmen, Spannvorrichtungen und Positionierschablonen aus dem Drucker erleichtern auch die Arbeit an CNC-Maschinen. Durch die intelligente Verbindung von 3D-Druck und CNC-Bearbeitung können Anwender also von den Vorzügen beider Welten profitieren.

Auch bei der Entwicklung und Fertigung einfacher Vorrichtungen, wie Positionierhilfen, Montagevorrichtungen oder Werkstückaufnahmen ist der Drucker sehr hilfreich. Ein Beispiel hierfür ist die unten abgebildete Aufnahme für ein Aluminiumbauteil. Riley Gillman bei Nikola stand vor der Aufgabe, ein gefrästes Bauteil wiederholbar und sicher in einer Koordinatenmessmaschine zu positionieren. Aufgrund spezieller geometrischer Anforderungen konnte das Bauteil selbst nicht gedruckt werden, musste also auf einer CNC-Maschine gefräst werden. Es hätte aber zusätzliche Maschinenzeit und eines unverhältnismäßig großen Rohlings bedurft, um auch die Aufnahme aus Aluminium zu fräsen. Gillman entschied sich also dafür, sie auf seinem BigRep PRO zu drucken. Hier lagen nur wenige Stunden zwischen der Idee und dem fertigen Bauteil, und das bei Materialkosten von unter 20 USD!

CNC3DP_fixture

Bei Nikola hat man gerade in den letzten Jahren die Erfahrung gemacht, dass die Verfügbarkeit sowohl externer Zulieferer als auch der benötigten Materialien immer weiter abgenommen hat. Der Drucker bietet hier Flexibilität und Unabhängigkeit.  

Riley Gillman fasst die Randbedingungen zusammen, die seine Entscheidung für den Einsatz des 3D-Druckers beeinflussen: „Wir fertigen hier oft sehr große Bauteile, und das oft mit sehr knappen Zeitvorgaben. Die Geometrie der Teile spielt auch eine große Rolle; manche der Bauteile sind schlichtweg zu komplex, um sie mit herkömmlichen Verfahren zu produzieren. Und manchmal haben wir auch einfach nicht das Budget, um Teile anders als mittels 3D-Druck herzustellen!“

Welche Vorzüge bietet Ihnen also der Einsatz additiver Verfahren?

Bei Nikola findet der 3D-Druck immer häufiger dann Verwendung, wenn große Bauteile schnell verfügbar sein müssen, bzw. wenn Iterationen eines Bauteils durchgespielt werden sollen. Aufgrund der Möglichkeit, schnell und einfach Änderungen an 3D-Modellen vorzunehmen und sie dann ohne lange Vorlaufzeiten In-House fertigen zu können, lassen sich Entwicklungszeiten drastisch reduzieren. Prototypen zum Anfassen sind schneller verfügbar und vermitteln damit einen besseren Eindruck des Endprodukts.

Ist der 3D-Druck für Sie auch finanziell lohnenswert?

Natürlich ist es für Unternehmen wichtig zu wissen, ob sich eine Investition in kommerzieller Hinsicht lohnt bzw. wie lange es dauert, bis sich die Anschaffungskosten amortisiert haben. Hierzu ein kleines Rechenbeispiel aus der Praxis: Wenn Sie ein großes Bauteil extern drucken lassen, dann kann das inklusive Iterationen bis zu 5.000 USD pro Woche kosten. Bei vier ähnlich großen Bauteilen pro Monat entstehen in diesem Zeitraum Kosten von bis 20.000 USD. Vergleicht man diese Summe mit den Anschaffungskosten für einen eigenen 3D-Drucker, dann zeigt sich sehr schnell auch der finanzielle Vorteil eines Druckers in der eigenen Produktion.

Welches Verfahren ist also jetzt das bessere für Sie?

Nach diesen Ausführungen wird die Antwort „Das kommt darauf an“, die wir oben gegeben haben, hoffentlich verständlicher. Jedes der beiden Verfahren hat seine Berechtigung und seine ganz speziellen Anwendungsfälle, und daher wird der 3D-Druck auch in Ihrem Unternehmen die CNC-Fertigung (vermutlich) nicht gänzlich ersetzen.

Aber insbesondere wenn Sie auf eine gegenseitige Ergänzung beider Prozesse abzielen, dann hat die Anschaffung eines 3D-Druckers für Sie mit Sicherheit folgende Vorteile: 

  • Sie gewinnen an Flexibilität und Unabhängigkeit.
  • Sie sparen Zeit und Kosten.
  • Sie erweitern Ihr Fertigungsspektrum.
  • Der 3D-Druck ermöglicht Ihnen, interne Prozesse zu überdenken und zu verbessern.

Wenn das für Sie interessant ist, dann sprechen Sie mit einem unserer Experten! Wir beraten Sie gerne und zeigen Ihnen, welcher unserer Drucker der geeignete für Sie und Ihre Anwendungen ist. Schicken Sie uns eine CAD-Datei eines Musterbauteils, und wir berechnen für Sie die Druckdauer und Kosten!

About the author:

Michael Eggerdinger <a style="color: #0077b5" href="https://www.linkedin.com/in/michael-eggerdinger-a45b9814" target="_blank" rel="noopener"><i class="fab fa-linkedin"></i></a>

Michael Eggerdinger

Product Marketing Manager 

Michael is a toolmaker, a mechanical engineer, and a patent engineer. His years of working in manufacturing and as a project manager in various industries provide him with a profound knowledge of the main challenges in modern production processes. In 2017, he bought his first 3D printer to be used at home, and he has been hooked ever since!

Medizinischer 3d-druck erfindet den rollstuhl und die orthese neu

Medical 3D Printing: Smart Wheelchair

Medizinische 3D-Druckanwendungen haben in den letzten Jahren die Bereitstellung von medizinischen Geräten drastisch verbessert.

Der 3D-Druck hat kleine, personalisierte Prothesen signifikant erschwinglicher, zugänglicher und effektiver gemacht, da sie auf Anfrage personalisiert hergestellt werden können. Größere medizinische Geräte - wie Rollstühle und Orthesen - waren jedoch durch die kleinen verfügbaren Bauvolumen begrenzt.

Heute, da der großformatige 3D-Druck immer zugänglicher und zuverlässiger geworden ist, holt die Medizinbranche die verlorene Zeit nach. Im vergangenen Jahr gab es einige unglaubliche Innovationen im medizinischen 3D-Druck, die durch die großformatige additive Fertigung mit BigRep-Technologie ermöglicht wurden.

Zwei von BigRep's Partnern, Phoenix Instinct und 3Dit Medical, haben sich als besonders bemerkenswert erwiesen. Sie haben inspirierende Innovationen geschaffen und sich die Unterstützung verdient, die sie benötigen, um ihre lebensverändernden Designs vollständig zu realisieren.

Medizinischer 3D-Druck ermöglicht einen intelligenten Rollstuhl

Medial 3D Printing: Self Balancing WheelchairDer Rollstuhl sei seit den 1980er Jahren weitgehend unverändert geblieben, sagt Andrew Slorance, CEO von Phoenix Instinct und selbst Rollstuhlfahrer. "Die Rollstuhlhersteller haben nicht aufhören können, mechanisch zu denken", sagt er. "Alle Produkte um uns herum entwickeln sich weiter - sie werden intelligent. Das macht keinen Sinn."

Mit der Vision, Rollstühle mit intelligenter Technologie neu zu erfinden, nahmen Slorance und Phoenix Instinct an der Toyota Mobility Ultimate Challenge teil: ein Fonds, der die Entwicklung innovativer Mobilitätslösungen weltweit unterstützt. In der 18-monatigen Wettbewerbszeit entwickelte das Unternehmen den Phoenix i: einen revolutionären Rollstuhl mit einem intelligenten Schwerpunkt.

Der Phoenix i ist ein ultraleichter Kohlefaserrollstuhl mit einer einzigartigen intelligenten Gewichtsverteilungstechnologie. Der Stuhl passt seinen Schwerpunkt kontinuierlich an die Bewegungen des Benutzers an, wodurch er in verschiedenen Bewegungen, auf unterschiedlichem Terrain und in verschiedenen Situationen leichter zu steuern ist und Risiken wie Stürze nach hinten verringert. Weitere intelligente Funktionen wie der leichte Power-Assist und die automatische Bremsfunktion erleichtern das Überwinden von Steigungen und machen ein Abbremsen mit der Hand weitgehend überflüssig.

Der BigRep-Großformat-3D-Drucker des Unternehmens machte die Entwicklung des Stuhls im Zeitrahmen von Toyota möglich, so Slorance. Sie wiederholten sich ständig und druckten Rahmen in Originalgröße, um sie vor Ort zu testen - eine Leistung, die mit traditionellen Arbeitsabläufen einfach nicht möglich gewesen wäre. "Die Entwicklung des letzten Kohlefaserstuhls dauerte etwa 4 Jahre", sagte er. "Wir drucken jetzt Rollstuhlrahmen in voller Größe. Das hat die Fähigkeit, ein Produkt zu entwickeln, verändert."

Jetzt, da das Unternehmen die ersten Prototypen fertiggestellt hat, setzt es seinen BigRep weiter ein, indem es Formen aus Kohlenstofffasern druckt, die bei der Herstellung der Stühle verwendet werden. Es liegen noch 18 Monate Entwicklungszeit vor uns, sagt Slorance, aber mit dem Entwicklungsfond in Höhe von einer Million Dollar, den das Unternehmen bei der Toyota Mobility Ultimate Challenge gewonnen hat, und modernen industriellen Ressourcen wie dem industriellen 3D-Drucker BigRep, sieht die Zukunft für den Phoenix i rosig aus.

3D-Druck Orthese: Personalisierte Skoliose-Korsetts

Medial 3D Printing - 3D Printing Prosthetics: Scoliosis BraceSkoliose betrifft etwa 3 % der Weltbevölkerung, was bedeutet, dass es in Saudi-Arabien etwa 1 Million Skoliosepatienten gibt, so Dr. Ahmad Basalah, Vizepräsident der 3Dit Corp.

Um die Verschlechterung der Wirbelsäule bei Skoliose-Patienten aufzuhalten, sind individuell angepasste Körperstützen erforderlich, die enorm teuer und schwierig zu produzieren sind. Aber jetzt sagt 3Dit Medical - der medizinische Leiter der 3Dit Corp. -, dass sie eine neue Lösung gefunden haben, um nicht nur Stützen zu bauen, die den Abbau der Wirbelsäule aufhalten, sondern auch vielversprechende Ergebnisse bei der Korrektur der Wirbelsäule zeigen.

Mit ihrem BigRep ONE mit einem Bauvolumen von einem Kubikmeter hat 3Dit Medical bereits erfolgreich Skoliose-Körperstützen 3D-gedruckt, die vielversprechende Ergebnisse bei der Korrektur der Wirbelsäule zeigen. Die Korsetts sind bereits 50 % leichter als ihre herkömmlichen Gegenstücke, kosten einen Bruchteil und werden in nur drei Tagen statt wie bisher in drei Wochen hergestellt. Aber dank der digitalen Natur der additiven Fertigung ermöglichen sie auch einfache Anpassungen vor dem Druck, die Druck auf präzise Punkte ausüben und helfen, die Wirbelsäule des Trägers langsam zu korrigieren.

"Die Anfertigung einer konventionellen Skoliose-Korsettschiene ist demütigend", sagt Dr. Wesam Alsabban, Präsident von 3Dit Corp., als er den Prozess der Vermessung von Skoliose-Patienten beschreibt, bei dem diese vor der Einführung von 3D-Druckern nackt von der Decke hängen mussten, während die Messungen vorgenommen wurden.

Mit dem neuen additiven Fertigungsverfahren von 3Dit Medical benötigen Patienten nur ein einfaches Röntgenbild und einen 3D-Scan, um Maße zu erfassen.

Die bahnbrechende Anwendung gewann den dritten Platz beim MIT Enterprise Forum in Saudi-Arabien. Angeregt durch das Potenzial, sagt 3Dit Medical, dass sie die Technologie weiter entwickeln werden und denken, dass sie in Zukunft zu noch wertvolleren Produkten führen wird.

Wie könnten Sie die Welt mit einem industriellen 3D-Drucker verändern, um Innovation und Produktion zu rationalisieren?

DER PROFESSIONELLE 3D-DRUCKER FÜR DIE INDUSTRIE

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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Nikola Corporation investiert in einen BigRep PRO, um damit die Zukuft schwerer Lastwagen zu formen

Die Nikola Corporation entwickelt innovative Energie- und Transportlösungen, dafür hat sie in den BigRep PRO, einen Großformat-3D-Drucker, investiert. Damit sollen die Konstruktions- und Fertigungsprozesse ihrer emissionsfreien batterieelektrischen und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge, der Antriebsstränge von Elektrofahrzeugen, Fahrzeugkomponenten, Energiespeichersysteme und der Infrastruktur von Wasserstoffstationen rationalisiert werden.

BigRep, der weltweit führende Anbieter von Technologien und Lösungen im Bereich der großformatigen additiven Fertigung (Additive Manufacturing - AM), ist bekannt für seine in Deutschland entwickelten 3D-Drucker der nächsten Generation wie den BigRep PRO. Spezialisiert auf industrielle Lösungen für innovative Hersteller wie Nikola und fortschrittliche AM-Anwendungen, sind BigRep und Nikola, aufgrund ihres Rufs, innovative Technologien zu verbreiten, eine ideale Ergänzung.

Der BigRep PRO verändert die Art und Weise, wie Branchenführer wie Nikola die additive Fertigung einsetzen. Die Integration von AM in Design- und Fertigungsprozessen öffnet die Tür für Verbesserungen von Prozessen, Produktdesign und Betriebsabläufen. Wie bei Nikola ist die additive Fertigung in der Lage, eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Zukunft des Güterverkehrs zu spielen. Unterstützt wird dies durch BigReps einzigartige Technologie und das Portfolio an hochwertigen Materialien in Ingenieurqualität - entwickelt in BigReps enger Zusammenarbeit mit BASF.

"Unsere Vision bei der Nikola Corporation ist es, ein weltweit führender Anbieter von emissionsfreiem Transport zu werden - und Innovation spielt eine wichtige Rolle, um dies zu erreichen. Wir haben uns für den BigRep PRO aufgrund seines großen Bauvolumens, der Kompatibilität mit Filamenten von Drittanbietern und der hochmodernen CNC-Steuerungssysteme von Bosch-Rexroth entschieden", sagte Riley Gillman, Technical Operations Manager der Nikola Corporation. "Die ersten Drucke, die wir durchgeführt haben, dauerten 17 Tage. Seitdem haben wir den PRO so ziemlich ununterbrochen laufen lassen. Er hilft uns beim Drucken von Bauteilen und Komponenten mit seiner großen Druckkapazität, seiner hohen Auflösung und Genauigkeit während des gesamten Prozesses."

Nikola Motors BigRep PRO Tre Print Left Bumper
Nikola Tre close-up on left bumper

Nikola verlässt sich auf den BigRep PRO, um Vorrichtungen für Montage, Schweißen und Prüfungen mit einer Koordinatenmessmaschine (CMM), die alle ein hohes Maß an Präzision erfordern, zu drucken. Darüber hinaus produziert der PRO Testkomponenten für die Passungsprüfung an den Fahrzeugen des Unternehmens und fertigt einige Endanwendungsteile.

"Wir freuen uns, mit der Nikola Corporation zusammenzuarbeiten, indem wir sowohl die industriellen 3D-Drucker von BigRep als auch unser Fachwissen über innovative Anwendungen zur Verfügung stellen", sagt Frank Marangell, BigRep CBO und Präsident von BigRep America. "Die Vielfalt der Anwendungen, die Nikola druckt, verdeutlicht die Flexibilität und das Hochleistungspotenzial des PRO in anspruchsvollen Branchen wie der Automobilindustrie. Nikola reiht sich in die Liste anderer führender Unternehmen der Automobilindustrie ein, die von der beispiellosen Geschwindigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit unseres Flaggschiffsystems profitieren, die es zur perfekten Wahl für hochmoderne AM-Anwendungen machen".

Der BigRep PRO ist speziell für den 3D-Druck von großformatigen Produktionsteilen konzipiert, die in Hochleistungsanwendungen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie und anderen Branchen benötigt werden. Der BigRep PRO verfügt über einen Bauraum von fast einem Kubikmeter und ist mit einem hochmodernen CNC-Bewegungssteuerungssystem von Bosch Rexroth ausgestattet, das IoT-Konnektivität zur vollständigen Integration mit Industrie 4.0 bietet.

Um ein perfektes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Auflösung zu schaffen, bietet BigRep zwei Extrudervarianten für den PRO an, den Advanced Capability Extruder (ACE) und den BigRep MXT®, die firmeneigene Metering Extruder Technology. Eine große, luftdichte Filamentkammer ermöglicht das kontinuierliche Drucken mit technisch hochwertigen Filamenten wie PA6/66, ABS, ASA, Carbonfaser-Filamenten und mehr. Der PRO arbeitet mit der BLADE-Slicer-Software von BigRep, die genaue Berechnungen der Druckzeit und des Materialverbrauchs für eine hohe Produktivität sowie einfache Werkzeuge für den einfachen Batch- und Spiegeldruck bietet.

 

DER PROFESSIONELLE 3D-DRUCKER FÜR DIE INDUSTRIE

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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AUTOTEILE AUS DEM 3D-DRUCKER FÜR SOLAR-AUTOS

3D Printed Solar Powered Car Prototype

3D-gedruckte Autoteile helfen Ingenieuren, schnell Prototypen von Solarautos zu bauen. Damit beschleunigen sie die Forschung, um Alternativen für fossile Kraftstoffe zu finden.

Der explosionsartig wachsende Trend zu Elektrofahrzeugen (EVs) macht den Weg frei für neue Methoden der Energieerzeugung. Weg von begrenzten, teuren und umweltschädlichen Ressourcen.

Da Strom immer noch größtenteils aus fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdgas erzeugt wird, bremst die Energieerzeugung die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks von Elektrofahrzeugen.

Glücklicherweise verspricht die laufende Forschung an Autos mit integrierten Solarzellen neue Möglichkeiten bei Umweltschutz, Energieunabhängigkeit und dem ungehinderten Zugang zu Strom und Mobilität auf der ganzen Welt.

3D Printed Car Parts - Solar Car
Konzeptdarstellung des Solarautos Archimede von Futuro Solare für den Privatgebrauch

Angespornt durch globale Events wie das internationale Solarautorennen in Australien, die Bridgestone World Solar Challenge, arbeiten Ingenieure an Fahrzeugen mit integrierten Solarpanels.

BigRep und andere Sponsoren stellen den Forschern die Mittel zur Verfügung, um Solarautos zu konstruieren und zu testen, die an diesen Rennen teilnehmen. Die Fahrzeuge und ihr Konstruktionsprozess werden zwar für diese öffentlichen Veranstaltungen konstruiert, dienen jedoch dazu, die Forschung im Bereich der Solarfahrzeuge voranzutreiben. Das Ziel ist dabei immer diese Technologie für normale Verbraucher verfügbar zu machen.

Für einige Teams spielen die Industrie-3D-Drucker von BigRep eine wichtige Rolle bei der Entwicklung. Der fehlende Zugang zu teuren traditionellen Fertigungstechnologien stellt für die kleinen Teams, die an Solarfahrzeugen arbeiten, ein großes Hindernis dar. Glücklicherweise lässt sich die additive Fertigung leicht für die Herstellung von funktionellen Vorrichtungen, Prototypen und anderen 3D-gedruckten Autoteilen einsetzen.

3D-gedruckte Autoteile: Hitzebeständige Batteriehalterungen für Futuro Solare

Bei Futuro Solare, einem italienisch-sizilianischen Team von Ingenieuren und Solarfahrzeug-Enthusiasten, widmen sie sich der Aufgabe, fossile Brennstoffe aus dem Alltag zu verbannen. Wie viele andere Institutionen arbeiten sie auf dieses Ziel hin, indem sie solarbetriebene Fahrzeuge entwickeln.

3D Printed Car Parts: Battery Frame
Der Solarrennwagen Archimede 1 von Futuro Solare

Als die Gruppe mehrere Halterungen für den Batterieblock ihres Solarautos benötigte, steckte sie bei der Beschaffung in einem komplizierten Dilemma. Da ihr Rennwagen vollständig maßgeschneidert ist, gibt es auf dem Markt keine fertigen Bauteile zu kaufen. Schlimmer noch, da sich das Prototypen-Fahrzeug ständig verändert, besteht eine gute Chance, dass das Team bald eine weitere Überarbeitung der Vorrichtung benötigt: teure, speziell gefräste Vorrichtungen müssten komplett ersetzt werden. Das Team brauchte eine maßgeschneiderte Lösung, die erschwinglich und leicht ist. Was am wichtigsten ist, die Halterung muss der Hitze widerstehen können, die der Batterieblock oder andere Komponenten abgeben.

Futuro Solare wandte sich an NOWLAB, das Innovationslabor von BigRep, um geeignete Vorrichtungen aus einem hitzebeständigen Material, das ihren Anforderungen entspricht, in 3D zu drucken. BigReps HI-TEMP-Filament - ein erschwingliches Bio-Polymer, das in der Lage ist, Temperaturen bis zu 115 ˚C standzuhalten - war die perfekte Lösung. Die Vorrichtung wurde gedruckt und in Futuro Solares aktuelles Solarauto eingebaut. Sie wurde seitdem iimer wieder schnell und einfach aktualisiert, um sich an das ständig weiterentwickelnde Design anzupassen.

3D Printed Car Parts: Battery Frame
Printing battery block fixtures for Futuro Solare's Archimede.

Windkanal-Tests mit dem Team Sonnenwagen

Das Team Sonnenwagen, ein Solar-Rennteam der RWTH Aachen, bereitete sich auf sein zweites Jahr bei der World Solar Challenge vor. Nachdem die Ingenieure aus ihren Erfahrungen im Jahr 2017 gelernt hatten, wussten sie, wie wichtig es war, die Aerodynamik ihres Solar-Rennwagens vor dem Start des Rennens sorgfältig zu überprüfen. Leider war der Windkanal der Hochschule zu klein, um das Fahrzeug in Originalgröße zu testen. Das Team Sonnenwagen wandte sich an BigRep, um eine Lösung mittels additiver Fertigung zu finden.

Für das Team Sonnenwagen war es wichtig zu verstehen, wie sich das Fahrzeug angesichts der unterschiedlichen Kräfte, die bei einem Rennen auftreten, verhalten wird. Schließlich würde einer aus dem Team auf den Fahrersitz sitzen, um mit 140 km/h durch das australische Outback zu rasen. BigRep unterstützte das Team Sonnenwagen mit Hilfe unseres 3D-Druckservice - 3D PARTLAB.

Mit dem gewaltigen Bauvolumen unserer industriellen 3D-Drucker von einem Kubikmeter konnten wir ein perfektes Modell des Fahrzeugs im Maßstab 1:2,5 erstellen. In einem entsprechend verkleinerten Maßstab konnte das Team seine Konstruktion in den Windkanal der RWTH Aachen bringen und den Tests zur Vorbereitung auf das Rennen unterziehen. Mithilfe des Modells konnten sie den Abtrieb des Fahrzeugs validieren, den Luftwiderstand überprüfen und eine Vielzahl anderer aerodynamischer und Krafttests durchführen, die dem Team halfen, konkurrenzfähig und sicher zu bleiben.

3D Printed Car Prototype for Wind Tunnel Tests
Team Sonnenwagen uses smoke on their scaled solar racecar to asses the aerodynamics.

3D-gedruckte Autoteile lassen Solar-Autos wahr werden

Additive Fertigung spielt eine immer größere Rolle bei der Entwicklung von Spitzentechnologie. Solarbetriebene Fahrzeuge sind nur ein Beispiel für eine Technologie, die von kurzen Rapid-Prototyping-Zyklen, erschwinglichen maßstabsgetreuen Modellen und On-Demand-Lösungen in Industriequalität für Ersatzteile und Vorrichtungen profitiert.

Aufgrund der Möglichkeiten, die die großformatige additive Fertigung bietet, wie die industriellen 3D-Drucker von BigRep, verfügen innovative Forscher wie Futuro Solare und das Team Sonnenwagen über Ressourcen, die in dieser Größenordnung nie zuvor zugänglich waren. Mit ihnen war eine beschleunigte Forschung im Bereich der integrierten erneuerbaren Energien möglich. Damit kommen wir immer näher an zuverlässige solarbetriebene Fahrzeuge, die neue Maßstäbe in Sachen Umweltschutz und Energieunabhängigkeit auf der ganzen Welt setzen.

Erfahren Sie mehr über Additive Manufacturing

LEITFADEN ZUR INTEGRATION DER GROßFORMATIGEN ADDITIVEN FERTIGUNG

Das 3D-Drucken eines großen Bauteils in einem Stück bedeutet, dass weniger Zeit für die Durchführung mehrerer Druckaufträge oder den Zusammenbau kleinerer Teile aufgewendet werden muss und mehr Zeit dafür verwendet werden kann, diese Bauteile einzusetzen.

3D-GROßFORMATDRUCKER FÜR BILDUNG UND FORSCHUNG

Erfahren Sie, wie die Kingston University, die Helmut-Schmidt-Universität und andere Universitäten BigRep 3D-Drucker für ihren Unterricht und ihre Forschung einsetzen.

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of the new easier-than-ever PRO.

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