GMP300 – Die GROB-Maschine für die Additive Fertigung

Um den zunehmenden Anforderungen der Märkte nach individuell angepassten und endkonturnahen Bauteilen gerecht werden zu können, wurde bei GROB mit Liquid Metal Printing (LMP) ein zukunftsweisendes, wirtschaftliches und gleichzeitig flexibles Fertigungsverfahren im Bereich der Additiven Fertigung entwickelt, das die Nachteile traditioneller, metallverarbeitender additiver Fertigungsverfahren beseitigt. Mit der GMP300, hat GROB letztes Jahr auf seiner Hausmesse erstmals seinen Kunden eine zuverlässige, effiziente und kostenbewusste Anlagentechnik bei maximaler Fertigungsflexibilität für die Einzel- und Kleinserienfertigung präsentiert.

Dabei steht GMP für GROB Metal Printing und 300 für die Größe des Arbeitsraumes von 300x300x300 mm³. Die GMP300 ist mit einer 3-Achsen-Kinematik und einer maximalen Achsgeschwindigkeit von 30 m/min ausgestattet. Die sauerstoffreduzierte Atmosphäre durch Schutzgas dient dem Schutz des Bauteils vor Oxidation und garantiert damit gleichbleibend gute Materialeigenschaften.

Verbesserungen der GMP300 liegen im Detail

Parallel zu der erfolgreichen Markteinführung wurde die GMP300 in den letzten Monaten kontinuierlich weiterentwickelt und wird nun mit den Neuerungen auf der diesjährigen Hausmesse präsentiert.

Mit einem weiterentwickelten Schutzgaskonzept und einer verbesserten Abdichtung kann der Restsauerstoffgehalt im Bauraum weiter bis zu einem geringen ppm-Anteil reduziert werden. Auch im Bereich der Materialien wurden Fortschritte erzielt, sodass jetzt weitere Aluminiumlegierungen verarbeitet werden können. Ebenso konnten bei der Tropfengenerierung erfolgreiche Fortschritte mit bis dato schwer zu verarbeitenden Aluminium-Magnesium-Legierungen erzielt werden. Damit konnte die erste Hürde hin zur Herstellung von magnesiumhaltigen Aluminiumbauteilen erfolgreich genommen werden. Neben der Identifikation und Untersuchung neuer Materialien finden aktuell verschiedene Untersuchungen zur Qualifizierung der bereits druckbaren Materialien im Rahmen eines definierten Prüfprozesses statt. Ziel ist es, die materialspezifischen Eigenschaften der mit dem Verfahren hergestellten Bauteile zu identifizieren und zu quantifizieren.

Auch im Bereich der Prozessentwicklung konnten weitere Optimierungen erzielt werden. Mithilfe von zusätzlichen Sensoren können nun in-situ sowohl die Tropfengröße und Tropfengeschwindigkeit wie auch die Bauteilhöhe während des Druckprozesses aufgenommen und regelnd in die Bauteilfertigung eingegriffen werden. Durch diese zusätzlichen Qualitätssicherungsschritte konnte die Bauteilqualität und die Prozessstabilität maßgeblich verbessert werden.

Vorteile des Verfahrens werden von den Kunden wahrgenommen

Um Kunden und Anwender von den Vorteilen und den Eigenschaften der Technologie zu überzeugen, wurden seit der Vorstellung der Anlage im letzten Jahr viele Gespräche mit interessierten Partnern geführt wie auch eine Vielzahl an individuellen Kundenbauteilen gefertigt. Dabei unterstützte das GROB AM-Team die Firmen nicht nur bei der Bewertung der Bauteile, sondern auch beim Re-Design der Komponenten, um diese für die Fertigung mit dem LMP-Verfahren zu optimieren. Neben erster Musterfertigungen bietet GROB ebenfalls die Fertigung erster kleiner Bauteilserien im Rahmen einer Druck-Dienstleistung an.

Besonders positiv wurde bei den Gesprächen die Vielzahl an Vorteilen des LMP-Verfahrens von Kunden bewertet. So ist, im Gegensatz zu dem bereits bekannten Pulverbettverfahren, bei dem von GROB entwickelten LMP-Verfahren das Ausgangsmaterial Draht. Dadurch können nicht nur die Materialkosten reduziert werden, sondern vor allem die Gesundheits- oder Explosionsgefahr eliminiert werden, wodurch zusätzliche Arbeitsschritte wie das Entpulvern des Bauteils sowie das Sieben und Aufbereiten des Pulvers entfallen. Zudem handelt es sich beim LMP-Verfahren um einen Mikrogieß- und nicht um einen Schweißprozess, mit keinem oder nur geringem thermischen Verzug.

Dadurch können nicht-schweißbare Legierungen verarbeitet werden. Das LMP-Verfahren erzeugt ein homogenes Mikrogefüge bei Streckgrenzen, die gleich oder zum Teil auch über den Werten des Ausgangsmaterials liegen. Darüber hinaus überzeugt das Verfahren durch seine hohe Flexibilität und Produktivität. Flexibilität wird erreicht durch die Möglichkeit eines schnellen Materialwechsels ohne hohen Reinigungsaufwand, durch die hohe Variabilität des Tropfendurchmessers und durch den Tiegelwechsler, mit dem sich Druckkopf und Düse schnell und einfach wechseln lassen. Die hohe Produktivität des LMP-Verfahrens entsteht in erster Linie durch die hohen Aufbauraten, den reduzierten Nachbearbeitungsaufwand und der Tatsache, dass die Bauteilkosten nur gering über dem Füllgrad der Bauplatte skalieren.