HANSA 10-2019

3 DMP – auch für

3 DMP – auch für großvolumige Bauteile Das Unternehmen Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau sieht in der 3D-Drucktechnik großes Potenzial für die maritime Branche. Noch gilt es aber einige Hürden zu nehmen, vor allem bei der Zertifizierung. Ein Unternehmen, das auf 3D-Druck setzt, ist Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau aus Ahrensburg, nordöstlich von Hamburg. Die Firma ist seit 1949 am Markt und hat neben dem Werkzeug- und Maschinenbau die additive Fertigung als wesentliches Standbein. Sie basiert auf der SLM-Technik (Selective Laser Melting). Das zu fertigende Teil wird schichtweise auf einer Substratplatte innerhalb eines Bauraums aufgebaut. Jede aufgetragene Schicht ist zwischen 30 und 600µm dünn und besteht aus metallischem Pulvermaterial. Mit Hilfe eines Lasers und der zuvor in einer Software erzeugten Schichten wird das Pulver aufgeschmolzen. Die Substratplatte senkt sich um die Höhe der Schichtdicke und der Vorgang wird wiederholt. Das Unternehmen besitzt zwei SLM 280 Twin mit einem Doppellaser und außerdem zwei Systeme vom Typ SLM 500 Quad. Diese verfügen sogar über vier Laser. Seit sechs Jahren ist Rolf Lenk im 3D-Metalldruck tätig, anfangs kam hier ausschließlich das Pulverbettverfahren zum Einsatz, seit gut einem Jahr wird auch das 3DMP-Verfahren praktiziert. Nach Angaben des Geschäftsführenden Gesellschafters Gregor Sodeikat ist sein Unternehmen einer von wenigen Lohnfertigern in Deutschland, der über eine Maschine verfügt, mit der im 3DMP-Verfahren Teile hergestellt werden können. »Beim 3D-MP-Verfahren können wir annähernd jeden Schweißdraht bearbeiten, den es käuflich zu erwerben gibt«, sagt Sodeikat. Beim Pulverbettverfahren kämen die Pulver zum Einsatz, die auf dem Markt angeboten würden. Im Pulverbettbereich können komplexe Konturen hergestellt werden. Hier können auch teure Werkstoffe gefertigt werden, denn der Kunde bezahlt nur das, was verschmolzen wird. Prototypen oder Kleinstserien lassen sich mit diesem Verfahren ebenfalls produzieren. Beim 3DMP-Verfahren könnten dagegen vorrangig großvolumige dreidimensionale Bauteile hergestellt werden, berichtet Sodeikat. Diese Technik funktioniert wie eine 5-Achsen-Fräsmaschine. Wo die Frässpindel ist, befindet sich die Schweißpistole. Im Prinzip wird hier nur der Draht geschweißt. Einfach bedienbar, digital gesteuert und automatisiert entsteht durch den Aufbau von Metallschichten ein Rohling, welcher im Anschluss mit Hilfe der mechanischen Nachbearbeitung seine Endgeometrie erhält. »Schon im Vorfeld sollte man sich Gedanken machen, wie diese Teile zu bearbeiten sind«, betont Matthias Otte, Projektleiter additive Fertigung bei Rolf Lenk. Materialien wie Edelstahl können verwendet werden, auch für größere Bauteile. Im Gussbereich sei dies ungünstig, da hier häufig Lunkerbildung auftrete, beschreibt Sodeikat. Um beide 3D-Drucktechniken miteinander vergleichen zu können, hat das Unternehmen als Prototyp ein Blatt eines Verstellpropellers mit beiden Methoden her- 18 HANSA Report 3D – Additive Fertigung in der maritimen Industrie – 10 | 2019

gestellt. Im Pulverbettverfahren habe die reine Druckzeit rund 70 Stunden betragen, im 3DMP-Verfahren seien es etwa 15 Stunden gewesen, berichtet Sodeikat. Entsprechend sei dieses Verfahren in diesem Fall wesentlich kostengünstiger. Dies hänge vor allem mit dem teuren Werkstoff Stahl zusammen, der bei der Nachbearbeitung sehr »zäh« sei. Somit sei der Werkzeugverschleiß beim Pulverbettverfahren sehr hoch, zudem würden viel Spähne erzeugt werden, ergänzt Otte. »Für den Kunden ist es daher sinnvoll, nur das aufzuschweißen, was aufgeschweißt werden muss«, sagt er. Das fertige Bauteil habe ein hohes Zerspahnvolumen. Zertifizierung bereitet Probleme Im maritimen Bereich lassen sich laut Sodeikat vor allem kleinere Propeller, insbesondere Verstellpropeller, mit der 3D-Druckttechnik fertigen, die beispielsweise auf Behördenfahrzeugen installiert sind. Die 3DMP- Maschine sei aber auch in der Lage, Propeller im Fünfachs-Bereich mit Durchmessern von 900 mm und Höhen bis 1.100 mm herzustellen, wie sie auf Frachtern zum Einsatz kommen. Im Dreiachs-Bereich sind es 1.100 x 1.400 x 1.560 mm. Mit den 3D-Druckverfahren lassen sich also auch Propeller mit großen Durchmessern in geringen Stückzahlen herstellen. Im Gegensatz zum Gussverfahren wird hier keine Form benötigt. Ferner können mit der 3D- Drucktechnik Teile u.a. auch aus amagnetischem Stahl oder Titan gefertigt werden. »Im Allgemeinen lassen sich filigrane Teile eher mit dem Pulverbettverfahren fertigen, größere Teile mit größeren Wandstärken dagegen im 3DMP-Verfahren«, fasst Otte zusammen. Derzeit setzt vor allem die Größe der Maschine die Grenzen für die Fertigung. Die Technik sei noch sehr jung, wo die Entwicklung in fünf oder sechs Jahren hingehe und welche Größe Maschinen dann hätten, könne man zum jetzigen Zeitpunkt nur schwer vorhersagen, sagt Sodeikat. Aufträge aus der maritimen Branche sind derzeit eher die Ausnahme, berichtet der Unternehmenschef. Die Reeder seien noch vorsichtig. Sodeikat nennt Probleme mit der Zertifizierung dieser Technik als Hauptgrund für die abwartende Haltung der Branchenakteure. »Derzeit kann uns keiner sagen, welche Vorschrift hier gilt.« Bei den Klassifikationsgesellschaften gebe es durchaus Interesse, die 3D-Drucktechnik zu zertifizieren. Sie wüssten allerdings selbst nicht, nach welchen Vorschriften vorzugehen sei. »Deshalb versuchen wir zunächst eine normale Schweißerzertifizierung zu bekommen, um eine Grundlage zu haben«, erläutert Sodeikat. In einem nächsten Schritt will er mit den Zertifizierungsgesellschaften sprechen, um die Zulassung für die Bauteile zu bekommen. Schließlich sei alles, was für den Antrieb eines Schiffes wichtig sei, abnahmepflichtig. Eine Zeitschiene konnte Sodeikat nicht nennen. »Uns bleibt derzeit nicht viel anderes übrig als zu warten.« Mit dem Kunden müsse daher in enger Zu- © Wägener HANSA Report 3D – Additive Fertigung in der maritimen Industrie – 10 | 2019 19