Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 05/2017, 25.05.2017

«Wollen alle Materialien im 3D-Druck verarbeiten»

Bei der Igus GmbH, einem der grössten Hersteller von im Spritzgussverfahren hergestellten Kunststoffgleitlagern, ist man auf den 3D-Druck gekommen. Seit zwei Jahren bieten die Kölner einen Service, bei dem der Kunde mit seinem online übermittelten 3D-Datensatz individuelle Verschleissteile drucken lassen kann. Das ist aber erst der Anfang. Tom Krause, Produktmanager additive Fertigung, im Stammhaus in Köln empfing den Redaktor der «Technischen Rundschau» und gewährte im Einblick in die weiteren Pläne.

Autor: Markus Schmid

Tom Krause, wie viele 3D-Print-Anlagen haben Sie bei igus momentan in Betrieb?

Als professionelle Anlagen hier in Köln stehen ein Arburg Freeformer, der nach dem Strangablegeverfahren AKF arbeitet, und eine EOS Formiga P 110 für das selektive Lasersinterverfahren SLS. Hinzu kommen vier Ultimaker und ein Evolizer, kleinere Drucker, die wir intern für Entwicklungen und Versuche verwenden. Unser Freeformer steht allerdings im Moment gerade beim Hersteller für ein Update.

Wann ging es bei Ihnen los mit der additiven Fertigung?

Wir wussten, dass wir einzelne Teile und Kleinserien, etwa als Ersatzteile, in diesem Verfahren günstiger herstellen können als im Spritzguss oder konventionell. Ich hatte früher bereits privat einen Kleindrucker angeschafft, weil mich die Thematik interessierte. Bei Igus schafften wir mit dem Freeformer im Februar 2015 die erste grosse Anlage an. Vorgestellt haben wir unseren Online-Druckservice auf der anschliessenden Hannover Messe im April. In diesen zwei Monaten haben wir erst einmal mit unserem eigenen Material Parameterversuche gefahren. Allerdings fingen wir nicht ganz bei Null an, sondern hatten schon vorher mit den kleinen Druckern Erfahrungen gesammelt.

Wieso entschied man sich gerade für den Freeformer als erste Anlage?

Weil er mit Granulat als Ausgangsmaterial arbeitet, und wir damit eine grössere Materialvielfalt zur Verfügung hatten als mit den Pulvern im SLS-Bereich. Das ist immer noch so. Es ist viel aufwändiger, wenn wir aus einem bestehenden Granulat zuerst ein brauchbares Pulver herstellen müssen, als wenn wir das Granulat direkt in die Anlage geben können.

Wie beschaffen Sie das Ausgangsmaterial – etwa für Versuche?

Wir entwickeln aus Basiskunststoffen, Festschmierstoffen, Faserverstärkungen und vielen mehr schmier- und wartungsfreie Hochleistungskunststoffe für bewegte Anwendungen. Bei den Iglidur-Gleitlagern machen wir das ja bereits seit Jahrzehnten, das ist sozusagen unser Know-How. Wir können aber auch aus Granulat ein Pulver nach unserer Rezeptur herstellen.

Kann der Freeformer jeden gewünschten Kunststoff verarbeiten?

Noch nicht, aber da wollen wir unabhängig vom Verfahren hinkommen, sowohl beim Freeformer wie beim Lasersintern. Der Hersteller des Freeformers, Arburg, begrenzt die Auswahl der Kunststoffe hauptsächlich auf die Gruppe der amorphen Kunststoffe. Aber wie gesagt, wir wollen mit der Zeit alle unsere Iglidur-Materialien verarbeiten können.

Nutzen Sie die Möglichkeit des Freeformers, zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften parallel zu verarbeiten?

Nicht so viel für Hart-Weich-Verbindungen sondern für die Generierung von Stützstrukturen. Die werden dann in einem beheizten und bewegten Wasserbad herausgelöst.

Welche Kunststoffe verwendet igus denn jetzt aktuell?

Wir verwenden thermoplastische Kunststoffe im Spritzguss wie auch im 3D-Druck. Wobei die Auswahl im 3D-Druck heute noch deutlich begrenzter ist als im Spritzguss oder bei den Halbzeugen. Wir sprechen hier von acht Materialien, darunter zwei Lasersintermaterialien und sechs für das Strangablegeverfahren, also den Freeformer. Diese Materialien bieten wir auch als Filamente für Kunden an, die selbst in diesem Verfahren drucken wollen.

Welche Eigenschaften stehen dabei im Vordergrund?

In erster Linie immer die besonders hohe Verschleissfestigkeit. Die genaue Materialauswahl hängt von verschiedenen Faktoren ab, etwa, von welcher Anwendungstemperatur ich ausgehen muss, oder welche Chemikalienbeständigkeit ich benötige. Was wir bisher nicht bewältigen im 3D-Druck sind faserverstärkte Kunststoffe, weil wir die Faser im Freeformer nicht durch die Düse durchbekommen, beziehungsweise im Pulver nicht beliebige Fasern mit verarbeiten können. Im Spritzguss sind die Fasern immer schön dreidimensional verteilt. Im SLS-Verfahren dagegen sind sie immer nur innerhalb der Schicht verteilt, reichen also nicht über die Schichtgrenzen hinaus. Das heisst, die Festigkeit des Baukörpers ist nicht so hoch wie im Spritzguss, weil sich die Fasern nicht durchgängig homogen auch zwischen den Schichten verteilen lassen. Auch Hochtemperaturmaterialien sind herausfordernd. Wir können sie zwar verarbeiten, es ist aber teilweise noch sehr aufwendig. Mit PEEK ist dies zwar bereits im SLS- oder AKF-Verfahren möglich, aber mit deutlich höheren Anschaffungskosten bei den Anlagen verbunden.

Erarbeiten Sie die Materialeigenschaften über die Parameter der Maschinen?

Teilweise. Wir haben mit dem C260 und dem C210 zwei Spritzgussmaterialien im Filament-Angebot. Die sind schwieriger in der Verarbeitung als Materialien, die speziell für den 3D-Druck entwickelt wurden, und sie bieten auch nicht ganz so hohe Festigkeiten wie solche Materialien. Sie weisen aber spezielle Eigenschaften auf, wodurch sie trotzdem ihre Daseinsberechtigung haben. Beispielsweise bieten sie höhere Anwendungstemperaturen oder hohe Chemikalienbeständigkeit.

Und zu diesen haben Sie auch ihre eigenen Parameter entwickelt?

Genau, damit wir diese Materialien ideal verarbeiten können. Sie boten aber bereits gute Grundvoraussetzungen dazu. Wir können jedoch im Moment auch deshalb nicht mit allen Iglidur-Kunststoffen direkt auf den Drucker, weil die Teile nicht mit denjenigen Eigenschaften rauskommen, wie wir sie brauchen. Momentan arbeiten wir daran, mehr bereits bestehende Materialien im 3D-Druck zu verarbeiten.

Produzieren Sie auch Serien?

Ja. Wir bedienen einerseits unseren 3D-Druckservice, bei dem der Kunde auf unserer Website sein 3D-Modell hochladen und dann den Preis für das fertige Bauteil einsehen und dieses direkt bestellen kann. Dabei handelt es sich um Verschleissteile aller Art, von Gleitlagern über Zahnräder, Antriebsmuttern und so weiter. Andererseits haben wir interne Kunden, die bei uns solche Teile bestellen, etwa für Prototypen für Produkte in Entwicklung, bis zu Kleinserien. Ein gutes Beispiel sind die Gleiter mit entsprechenden Radien für die von uns neu angebotenen gebogenen Linearführungen. Da halten wir uns jetzt etwa je 300 Stück auf Lager. Für diese Serien rentieren Spritzgusswerkzeuge für all diese Biegeradien noch nicht.

Bei welcher Losgrösse ist bei ihnen Schluss mit der additiven Fertigung?

Wir produzieren Losgrössen von 1 bis etwa 5000 Stück. Die Obergrenze legen wir aber nicht rigide fest. Es kommt in erster Linie auf die Wirtschaftlichkeit an. Bei kleinen Teilen können auch grössere Stückzahlen rentieren, ja grösser das Teil, desto teurer wird es im 3D-Druck. Bei sehr grossen Stückzahlen ist dann der Spritzguss günstiger.

Auf welche Anlagentechnologie setzt man bei Igus bei einem zukünftigen Ausbau der 3D-Druck-Kapazität: auf SLS und Pulverbett oder auf das Strangablegeverfahren AKF und den Freeformer?

Das kann man heute nur schwer absehen, daher setzen wir derzeit auf beide Technologien, die beide ihre Vorteile bieten.

Sie können also noch nicht klar sagen, für welche Technik bei Ihnen der höhere Bedarf entsteht?

Aktuell, wie gesagt, nehmen die Kunden SLS eher an. Wenn wir aber sehen sollten, dass wir mit dem Freeformer schnellere Entwicklungen machen können, weil wir mit Granulat arbeiten können, beziehungsweise wenn wir Materialien haben, die wir mit dem Laser nicht verarbeiten können, wird dies auch wieder zu einer grösseren Nachfrage nach Teilen führen, die wir mit dem Freeformer herstellen können. Es hängt auch davon ab, welches die nächsten Entwicklungen bei den Materialien sind. Aktuell ist der Bedarf bei uns beim Lasersintern aber klar höher. Desweiteren ist der Markt sehr dynamisch, beinahe jeden Tag gibt es weitere Hersteller oder Verfahren die hinzukommen; allein daher können sich die Voraussetzungen auch schnell wieder ändern in der Zukunft.

Igus Schweiz GmbH
4622 Egerkingen, Tel. 062 388 97 97
info@igus.ch
Automation & electronics Stand E22


Arburg AG
3110 Münsingen, Tel. 031 724 23 23
switzerland@arburg.com



Tom Krause, Product Manager additive Fertigung bei Igus, in der 3D-Printing-Abteilung. (Bilder: TR )


Tom Krause erklärt dem TR-Redaktor am Beispiel diverser additiv hergestellter Produkte aus dem Programm von Igus deren Eigenschaften.