Arburg: Weltpremiere „Freeformer“ - Mit 3D-CAD-Daten und ohne Werkzeug zu Einzelteilen und Kleinserien aus Standardgranulat

Freeformer - additive Fertigung von funktionsfähigen Bauteilen als Einzelteile und in Kleinserien - (Bilder: Arburg).

Mit der Weltpremiere des „Freeformer“ präsentiert Arburg auf der K 2013 eine neue Erfindung zur additiven Fertigung funktionsfähiger Teile aus Kunststofftröpfchen. Vorgestellt wurde Freeformer von Herbert Kraibühler, Technischer Geschäftsführer des Maschinenbauers, erstmals im Rahmen der Pressekonferenz am Vortag des Eröffnungstages der K 2013.

Als Maschinenbauer hat sich Arburg mit der additiven Fertigung von Kunststoffteilen eingehend beschäftigt. Dabei herausgekommen ist eine erstaunliche Maschine, der Freeformer, und ein neues Verfahren, das patentierte Arburg-Kunststoff-Freiformen (AKF).

Kunststoff ohne Werkzeug geformt
Um Kunststoff frei formen zu können sind, wie schon der Begriff festhält, keine Werkzeuge bzw. fest vorgegebene Kavitäten notwendig. Beim AKF werden 3D-CAD-Daten vom Freeformer direkt aufbereitet, Standard-Kunststoffgranulat (z.B. ABS, PC u.a., sowie Elastomere) wie beim Spritzgießen integriert aufgeschmolzen, aus der flüssigen Schmelze Tröpfchen (Durchmesser ca. 0,3mm) erzeugt und daraus additiv – also Schicht für Schicht – das voll funktionsfähige Bauteil aufgebaut. Damit ist laut Anbieter die individuelle Teilefertigung ganz ohne Spritzgießwerkzeug ab Losgröße eins wirtschaftlich möglich. Die zur Zeit realisierbare Bauteilgröße wird mit ca. 230mmx130mmx250mm angegeben.

Beim Kunststoff-Freiformen wird Standardgranulat aufgeschmolzen. Über eine getaktete Düse und einen beweglichen Bauteilträger entsteht das Funktionsteil Schicht für Schicht aus Kunststofftröpfchen.

Aufbereitung von Standardgranulaten
Das Standard-Kunststoffgranulat wird in die Maschine eingefüllt. Ein beheizter Plastifizierzylinder sorgt den Angaben zufolge für eine optimal vorbereitete Kunststoffschmelze an der sogenannten Austragseinheit. Deren patentierter Düsenverschluss mit hochfrequenter Piezotechnik ermögliche schnelle Öffnungs- und Schließbewegungen und erzeugt so unter Druck die Kunststofftröpfchen, aus denen sich „Tröpfchen für Tröpfchen“ additiv das gewünschte Kunststoffteil aufbaut.

Beweglicher Bauteilträger, starre Düse
Beim Freeformer bleibt die Austragseinheit mit Düse (Durchmesser ca. 0,2 mm) genau in ihrer vertikalen Position. Stattdessen bewegt sich der Bauteilträger. Neben einen serienmäßig über drei Achsen beweglichen Bauteilträger steht optional eine Variante mit fünf Achsen zur Verfügung, z.B. zur Umsetzung von stützstrukturlosen Hinterschnitten.

Mit einem entsprechend ausgerüsteten Freeformer können auch zwei Materialien oder Farben kombiniert verarbeitet werden. Damit sind additiv z.B. bewegliche Hart-Weich-Kombinationen herstellbar.

Der große Vorteil der 5-Achs-Variante sei, dass Stützstrukturen, wie sie bei vielen anderen Verfahren der additiven Fertigung erforderlich seien, in der Regel überflüssig seien. Die Bauteile seien nach ihrer Fertigung ohne Nacharbeit sofort einsatzbereit.

Additive Hart-Weich-Verbindungen
Die hohe Flexibilität in der Verarbeitung sei eine wichtige Voraussetzungen gewesen, die bei der Entwicklung des Freeformers berücksichtigt wurde. Deshalb könnten z.B. mit einem Freeformer, der über zwei Austragseinheiten verfügt, auch zwei Materialien oder Farben kombiniert verarbeitet werden. Damit sind additiv z.B. auch bewegliche Hart-Weich-Kombinationen oder Teile mit spezieller Optik und Haptik herstellbar, bei denen beide Komponenten sicher verbunden sind.

Eigenentwickelte Steuerung
Die für den flächendeckenden Aufbau der Teile notwendigen Parameter generiert die eigenentwickelte Steuerung des Freeformers. Sie bekommt die 3D-CAD-Daten der herzustellenden Bauteile als STL-Files, bereitet sie durch Slicing automatisch auf und die Produktion kann starten. Spezielle Programmier- oder Verarbeitungskenntnisse oder umfangreiche Schulungen seien nicht erforderlich.

Staub- und emissionsfrei

Der mobile Freeformer arbeitet staub- und emissionsfrei. Er kann deshalb nicht nur in der Produktion eingesetzt werden, sondern z.B. auch im Büro oder in der Konstruktion.

Die Bauteile entstehen auf dem Freeformer durch die flüssigen Kunststofftröpfchen völlig staub- und emissionsfrei. Deshalb eigne sich die Maschine für praktisch jede Einsatzumgebung, z.B. in der Produktion, im Büro, in der Konstruktion oder in einem medizintechnisch sauberen Umfeld. Absaug- und Filtereinrichtungen sind demnach nicht notwendig.

Mobil und universell nutzbar werden die Freeformer auch durch Plug-and-play. Die Maschine sei nicht nur überaus kompakt, sondern auch sofort produktionsbereit.

Auf der K 2013 sind zwei der neuen Maschinen zu sehen, auf denen Ein- und Zwei-Komponenten-Teile gefertigt werden.

Weitere Informationen: www.arburg.com

K 2013, 16.-23.10.2013, Düsseldorf, Halle 13, Stand A13-1 + A13-2

Arburg GmbH + Co KG, Loßburg

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