Additive Fertigung rückt in den Fokus

Bei der zeitgleich mit der Agritechnica vom 12. bis 18. November in Hannover stattfindenden Systems & Components rückt die Additive Fertigung in den Fokus von Herstellern mobiler Arbeitsmaschinen für Bau, Land- und Forstwirtschaft.

Die Aussteller arbeiten neben den bekannten pulver- und drahtbasierten Technologien auch an innovativen Werkstoffkombinationen, um die Grenzen des 3-D-Drucks neu auszuloten. Zum einen nutzen sie das Binder Jetting von Sandkernen als Basis für den hochwertigen Guss von Bauteilen wie Achsgehäusen oder Radnaben. Dieser 3-D-Formenbau mit Sand hat entscheidende Vorteile für den Leichtbau. Zudem kann die Komplexität der Gussteile größer sein als beim typischen Sandguss, da der Bedarf an Verzugs- und Trennlinien stark reduziert ist. Die Gießereien und Modellbauwerkstätten für Off-Highway-Anwendungen haben ebenso wie Erstausrüster entsprechende Druckanlagen in ihre Fertigungslinien integriert, um die laufende Produktion von Sandgussformen zu ermöglichen.

Das volle Potenzial der Additiven Fertigung erschließen auf der Systems & Components und der Agritechnica vor allem aber die Landmaschinenhersteller und ihre OEM-Partner, die mittlerweile diverse Komponenten direkt drucken. Technologien wie das Fused Deposition Modeling (FDM) oder Selektive Lasersintern (SLS) ermöglichen es, seriennahe Materialien in Prototypen und Vorserienbauteilen umzusetzen, die sich auf Anwendungen in industriellen Großserien übertragen lassen. Besonderheiten, die die additive Produktion bietet, sind etwa flexible Dämpfungselemente aus thermoplastischem Polyurethan (TPU), Motorabdeckungen aus hochfestem faserverstärktem Kunststoff oder Baugruppen, die mehr Freiheitsgrade bei der Ausstattung der Fahrerkabine erlauben. Im 3-D-Druck sind zudem Bauteile realisierbar, die im Spritzguss nicht aus einem Stück zu fertigen sind.

Die Wahl des richtigen 3-D-Druckmaterials ist in der Additiven Fertigung besonders wichtig. Auch wenn Kunststoffe Bauteile in nahezu allen Facetten erlauben, ist Metall derzeit einer der gefragtesten Werkstoffe für additive Fertigungsverfahren. Es überrascht nicht, dass seine Eigenschaften es zur idealen Wahl für anspruchsvolle Anwendungen in Bezug auf Leistung und Festigkeit machen. Metalle können dank ihres festen kristallinen Mikrogefüges den Spannungen, Temperaturen und Drücken in Off-Highway-Einsatzbereichen standhalten – so lassen sich auch Bauteile mit den Festigkeiten herstellen, wie sie für Antriebskomponenten in mobilen Arbeitsmaschinen gefordert werden. Speziell Aluminium hat das Potenzial, ressourceneffizienten Leichtbau zu ermöglichen.

Zu den aufstrebenden Verfahren der Additiven Fertigung zählt auch das Metall Binder Jetting (MBJ). John Deere beispielsweise nutzt die Metal Jet S100-Technologie von HP für die Produktion von Ventilen, die unter extremen Wetterbedingungen funktionsfähig sind und im Kraftstoffsystem von Traktoren zum Einsatz kommen. Ähnlich wie beim Selektiven Laserschmelzen von Metall (SLM) wird ein Pulverbett verwendet, das ein Materialschlitten im Bauraum ausbringt, welches aber nicht durch einen Laserstrahl geschmolzen wird. Zur Herstellung des Bauteils wird stattdessen über einen Druckkopf an definierten Zonen ein lichthärtendes Bindemittel (der Binder) aufgedruckt. Es verbindet die Partikel überall dort, wo später festes Metall entstehen soll. Schicht für Schicht entsteht so der Grünling. Dieser muss anschließend entbindert und gesintert werden – fertig ist das Bauteil. Die 3-D-Drucker von HP können laut Hersteller pro Sekunde bis zu 630 Millionen Nanotröpfchen des Binders präzise auf das Pulverbett auftragen. John Deere setzt die Technologie auch für Prototypen zum Testen und zur Feinabstimmung von Komponenten wie Windschutzscheibenhaltern ein.