Rapid Prototyping Technologien

Premiere: Selektives Laser-Sintern in XXL für große Bauteile

Produktion »on demand« - Laser-Sintern verbessert Projektzeiten und senkt Entwicklungskosten

Peter Mischke, Hofmann Innovation Group AG, Lichtenfels

Die Hofmann Innovation AG stellt zur Euromold die weltweit größte Anlage für Selektives Laser-Sintern (SLS) in der Kunststofftechnik vor: Das nutzbare Bauvolumen der Anlage (Hofmann Medea 1500) beträgt bis zu 1.500 mm x 500 mm x 500 mm (X|Y|Z-Achse). Größere Kunststoffkomponenten können nun in einem echten Einstufen-Prozess gesintert werden. Ergebnis: Keine Klebefugen, keine Schweißnähte, sondern ein Bauteil aus einem Stück. Damit ist es erstmals möglich, großvolumige Teile wie Instrumententafeln und Teile für Automotive Interior oder Automotive Exterieurkostenvorteilig in Sintertechnik herzustellen.

Bedeutung des SLS-Verfahrens

Mit Hilfe des Selektiven Laser-Sintern lassen sich durch einen schichtweisen Bauvorgang, basierend auf CAD-Daten, schnell und vollautomatisch komplexe dreidimensionale Funktionsprototypen oder Werkzeuge herstellen. Aus den vorliegenden CAD-Daten des Bauteils (üblicherweise im STL-Format) erzeugt der Modellbau durch sogenanntes „Slicen“ zahlreiche Schichten. In wenigen Stunden baut die Hofmann Medea 1500 SLS-Anlage so funktionsfähige Bauteile auf. „Kürzere Realisierungszeiten großer Prototypen werden durch den Einsatz mehrerer Laser möglich“, betont dazu Peter Mischke, Abteilungsleiter Rapid Prototyping Technologien vom Modellbau der Hofmann-Gruppe.

Neues Qualitätsniveau

Das neue SLS-System in XXL ist universell nutzbar: Es fertigt bis zu tausenden von verschiedenen Komponenten gleichzeitig in einem einzigen Prozess. Zudem kann die Schichtdicke gegenüber konventionellen SLS-Systemen stärker variiert werden. Mischke dazu: „Wir steigern nicht nur die Optionen bei der Bauteilgröße, sondern haben mit der neuen Anlage gegenüber den konventionellen Sinteranlagen insgesamt eine deutlich verbesserte Einflussmöglichkeit auf den Prozess und seine effektive Gestaltung.“

Durch Variation der Schichtdicken wird eine höhere Präzision möglich oder alternativ eine höhere Aufbaugeschwindigkeit. Clou der Anlage ist die Option als Entwicklungsplattform für alternative Materialien, die bisher im SLS noch nicht angeboten wurden. Die Anlage eröffnet somit generell Vorteile bei der realisierbaren Baugröße oder -volumen, bei der Geometriefreiheit und der Güte der Teile.

Kostenbetrachtung

Die konventionelle Fertigung von Vorserienkomponenten erfolgte über komplexe Werkzeuge (Aluminium- oder Stahlwerkzeuge) und erforderte eine zeitaufwendige Konstruktion, Herstellung und Montage. Geometrieänderungen und zusätzliche Funktionsintegration im Entwicklungsprojekt führen hier zu meist sehr hohen Änderungskosten. Dagegen sind bei Laser-Sintern relativ höhere aber konstante Kosten pro lasergesintertes Teil charakteristisch. Die alternativen Werkzeugkosten hängen sehr stark von der Komplexität des Teils ab, wohingegen die Laser-Sinter-Kosten hauptsächlich von Volumen und Höhe des Teils beeinflusst werden. Die Kosten für Laser-Sintern sind dadurch sehr transparent aus den CAD-Daten berechenbar. Damit birgt eine Laser-Sinter-Kalkulation deutlich geringere Risiken. Im Bereich großer Bauteile dürfte sich dieser Effekt nach Aussage von Hofmann noch deutlicher zeigen.

»Produktion on Demand« - Vorteile bei Entwicklungszeiten und Kosten

SLS eröffnet die Möglichkeit, zur Wertsteigerung des Bauteils während der Entwicklungsphase, zusätzliche Funktionen in das Bauteil zu integrieren. Die Produktionskosten und wirtschaftlichen Risiken können gesenkt werden. Der Ansatz hat aus Sicht der Industrie einen besonderen Charme: Laser-Sintern ermöglicht zukünftig eine konsequente Produktion „on demand“. Künftige Modifikationen oder Varianten lassen sich schnell und mit minimalem Aufwand implementieren. Beispielsweise ist es nun möglich, alternative Versionen oder Geometrien zu realisieren, um als konkretes Anschauungsmodell nahe am Serienteil zu dienen – und ohne sich den Kosten und Risiken von Vorserienwerkzeugen auszusetzen.

Hofmann Modellbau als Dienstleister

Zum Leistungsspektrum bei Hofmann zählt der in Kunststoff-Sintern hergestellte Prototyp: Alle Arbeiten, wie Montage, Veredelung durch Bedampfen, Lackierung oder Bedrucken stehen dazu den Kunden zur Verfügung. Der Kunde erhält auf Wunsch große, funktionsfähige Teile bis hin zu kompletten Baugrup-pen mit dem Oberflächenfinish eines Serienteils. Diese Dienstleistung eröffnet den Kunden nun die Möglichkeit, Lasersinter-Prototypen in Abmessungen zu beziehen, wie sie bisher nicht am Markt erhält-lich waren.

XXL-Kampagne

Für große Bauteile bietet Hofmann neben dem XXL-Laser-Sintern ab sofort auch andere Dienstleistungen in XXL an:

1.    XXL-Cusing
2.    XXL-Spritzgießen.

Beim XXL-Cusing können Kunden auf den derzeit größten Bauraum für generatives Metall-Laserschmelzen zurückgreifen. Sehr große Metall-Prototypen können so kostenvorteilig hergestellt werden. Beim XXL-Spritzgießen verfügt Hofmann nun über eine 16.000 kN-Spritzgießmaschine zur Abmusterung und Vorserienproduktion. Die Spritzgießmaschine wurde auf alle Anforderungen der 2K-, Präge- und der Wendeplattentechnik ausgelegt.

Bauabmessungen von größeren Laser-Sinter-Anlagen:
     

Maschine Bauraum X mm Y Z in Bauraumgröße in Liter
EOS P700 700 x 380 x 580 155
3D Systems Sinterstation Pro 750 x 550 x 550 230
Hofmann Medea 1500 1500 x 500 x 500 375



Über Hofmann Innovation Group:

Die Hofmann Innovation Group gilt als einer der renommiertesten Dienstleister des Werkzeugbaus für die kunststoffverarbeitende Industrie. Europaweit präsent und branchenübergreifend tätig, steht die Gruppe für Full-Service-Engineering im Werkzeugbau.

Kernzelle der Gruppe ist die 1958 gegründete Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH, Lichtenfels (D). Seit 2003 bilden 9 Unternehmen aus dem Formen- und Modellbau in Lichtenfels und Dresden, die Concept Laser, sowie Unternehmen im Ausland (Gebze/TR, China, Pilsen/CZ und Barcelona/E) die Gruppe.

Zu den bedienten Branchen zählen:

- Automobilindustrie
- Luft- und Raumfahrtindustrie
- Haushaltswarenindustrie
- Medizinindustrie
- Verpackungsindustrie.

Die Hofmann Innovation Group bietet das gesamte Spektrum von der Produktentwicklung bis zum Serienspritzwerkzeug, sowie Wartungsaufgaben im Lebenszyklus als Full-Service-Dienstleister. Das europaweit agierende Unternehmen kann durch standortübergreifende Vernetzung, zukunftsweisende Methoden und Instrumente, kundennahe Standorte und einen exzellenten Qualitätsstandard, komplexe Projekte für dynamische Branchen in kurzer Zeit realisieren.

Das Unternehmen ist spezialisiert auf die Fertigung von Serien-, Mehrkomponenten– und Etagenspritzwerkzeuge. Innovative Werkzeugkonzepte, wie beispielsweise das Spritzen von Hohlkörpern entwickelte Hofmann. Die Vielzahl eigener Patente stehen für eine zukunftsorientierte und dynamische Denkweise des Unternehmens zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Kunden.

Durch die Projektabwicklung des Full-Service-Engineering werden Entwicklungszeiten verkürzt und Entwicklungskosten deutlich reduziert. Das Konzept des Full-Service-Engineering von Hofmann umfasst dabei:
Produktentwicklung, Rapid Prototyping, Rapid Tooling, Werkzeugbau, Bemusterung, Fertigung von Serien bis ca. 10.000 Stück, After Sales Engineering (Wartung und Prävention).

Die hohen qualitativen Ansprüche, das Niveau der Erfahrung und die Referenzen von Hofmann stehen für prozesssichere und kosteneffektive Lösungen, die im Produktionsalltag ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen und auf Stückkostenreduktionen ausgerichtet sind.

Die Unternehmensgruppe erwirtschaftet im Jahre 2008 mit 477 Mitarbeitern 55 Mio. EUR Umsatz.

Hofmann Innovation AG auf der Euromold 2009, Kontakt: Halle 11 Stand C70

Weitere Informationen:
Hofmann Innovation Group AG
An der Zeil 2
D-96215 Lichtenfels
Telefon +49 (0) 9571 – 76 67 00
Telefax +49 (0) 9571 – 76 67 09
info@hig-ag.de
www.hig-ag.de
Vorstand: Günter Hofmann, Vorsitzender