Greiferbacken aus dem 3D-Drucker
Das CNC-Dreh- und Fräszentrum von URMA verfügt über eine integrierte Werkstückentnahme, die durch ein Spindelwerkzeug realisiert ist. Dieses Spindelwerkzeug benötigt zwei Entladebacken, die das fertige Werkstück aus dem Backenfutter entnehmen und aus der Maschine befördern. Für ein sauberes und sicheres Greifen der verschiedenen Werkstücke, ist für jeden Durchmesser ein eigenes Backenpaar notwendig. Bisher werden 30 verschiedene Entladebacken-Paare verwendet, jedoch steigt diese Zahl durch Produktentwicklungen kontinuierlich an. Mit der spanenden Herstellung dieser Entladebacken entstehen Kosten von CHF 385.- pro Paar. Daraus resultieren bei den Entladebacken Betriebsmittelkosten in Höhe von CHF 11‘550.-.
Ein weiterer Pluspunkt der additiven Fertigung ist die Möglichkeit der Integration zusätzlicher, nützlicher Designelemente.
Schneller ROI durch das additive Fertigungsverfahren
Mit der Anwendung der additiven Fertigung können einerseits finanzielle Einsparungen erzielt werden, anderseits ist durch diesen Wandel auch die Produktion flexibler geworden. Die Materialkosten eines Backenpaars wurden von CHF 30.- auf CHF 20.- reduziert. Bei den Fertigungskosten ist das Einsparpotenzial noch deutlich höher, denn die Einsparungen betragen 80 % im Vergleich zu einer spanenden Fertigung. In Bezug auf das Einsparpotenzial der Fertigungs- und Materialkosten kann hochgerechnet für den Anwendungsfall der Greiferbacken von einer vierfachen Senkung der Herstellkosten ausgegangen werden. Bei 30 Backenpaaren entspricht dies einer insgesamten Kosteneinsparung von beinahe CHF 9‘000.-.
Mehr Flexibilität und weniger Materialausschuss durch 3D-Drucker von Markforged
Aufgrund dieser Ausgangslage konnte URMA das Potenzial des Markforged 3D-Druckers nutzen und hat die Fertigung der Backenpaare von einem zerspanenden Verfahren auf die additive Fertigung umgestellt. Dadurch wird ein schnelleres Umrüsten der CNC-Anlage auf neue Durchmesser ermöglicht, denn die Planung der aufwändigen spanenden Fertigung der Entladebacken entfällt. Einzig das CAD-Modell wird entsprechend angepasst und danach kann das Bauteil ohne Fremdhilfe gedruckt werden. Da die Rüstzeit bei der additiven Fertigung insbesondere im FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) beinahe komplett entfällt, ist die Fertigung von Einzelteilen oder Kleinserien bereits sehr effizient. Durch den schichtweisen Aufbau wird lediglich an den notwendigen Stellen Material hinzugefügt und somit der Materialausschuss stark gesenkt.
Entladebacken über Nacht drucken
Da die Backen bisher in der URMA-Produktion spanend gefertigt wurden, war bereits ein CAD-Grundmodell der Backen vorhanden. Somit musste lediglich eine neue Datei mit den entsprechend abgeänderten Durchmessern erstellt werden. Nach der Umwandlung in einen für die additive Fertigung gerechten Dateityp (.stl), wurde das Modell mit der Software „Eiger“ von Markforged für den Druck aufbereitet und anschliessend an den Markforged Drucker gesendet. Es wird nur sehr wenig Fachwissen über das 3D-Drucken benötigt, denn der Drucker nimmt seine Arbeit selbständig auf. Um eine optimale Auslastung des Druckers zu erreichen, werden zwei Backenpaare (4 Backen) innerhalb von 12 Stunden über Nacht gedruckt. Als Material wird Onyx eingesetzt, das aus Polyamid PA6 und beigemischten Carbon-Kurzfasern besteht. Dazu wird mit dem Markforged Drucker Kevlar als Faserverstärkung eingearbeitet. Dieser Verbundwerkstoff (Composite) erreicht eine Festigkeit, die mit einem herkömmlichen Aluminium-Bauteil vergleichbar ist.
Beschriftung integrieren
Ein weiterer Pluspunkt der additiven Fertigung ist die Möglichkeit der Integration zusätzlicher, nützlicher Designelemente. So werden die Kontaktflächen der Backen mit dem Werkstück konturiert, um die Haftung zu vergrössern. Zusätzlich wird die Bauteilbeschriftung in den Druck integriert, wodurch der Arbeitsschritt des nachträglichen Lasergravierens entfällt.
Zerspanungstechnik vs. additive Fertigung
Bereits seit der Einführung der 3D-Drucker im URMA-Maschinenportfolio ist URMA stets bestrebt, die additive Fertigung auch in der eigenen Produktion erfolgreich zu implementieren. Im Laufe der Zeit hat URMA festgestellt, dass nicht nur Verkaufsprodukte, sondern auch Betriebsmittel ein erfolgsversprechendes Potential für den Einsatz des 3D-Drucks aufweisen. Die Composite-Bauweise von Markforged erweist sich in diesem Kontext als besonders geeignet für die Fertigung von Betriebsmitteln. Durch die günstigen Anschaffungspreise sind die Modelle von Markforged für ein breites Publikum von Interesse. Dank der 3D-Druck Expertise und den eigenen Erfahrungen ist URMA überzeugt, dass die additive Fertigung ein wichtiger Baustein für eine flexible und wirtschaftliche Fertigung ist.