Induktiver Linearwegsensor für die additive Fertigung bei Arburg
Edle Tropfen
Mit dem Freeformer hat Arburg in der Kunststoffwelt für Aufsehen gesorgt. Die Maschine für die additive Fertigung produziert Bauteile, die nicht nur als Anschauungsobjekte taugen, sondern industriellen Ansprüchen genügen. Möglich wird das u.a. durch sehr eng aufgetragene Kunststofftröpfchen und eine komplett über Highspeed Ethernet angebundene Aktorik und Sensorik der Maschine. Die Bewegung der Schnecke in den beiden Austragseinheiten erfasst der berührungslose Linearwegsensor Li-Q25 vonTurck. Er überzeugt durch seine Genauigkeit und Abtastraten von 5kHz.
Produktionseffizienz – so lautet das Versprechen, das Kunden von Arburg erwarten dürfen. Der Kunde bekommt nicht nur die Spritzgießmaschine seiner Wahl, das Unternehmen unterstützt ihn auch dabei, seine Produktion von Kunststoffteilen möglichst effizient zu gestalten. 2013 hat Arburg sein Angebot um ein Produkt ergänzt, das in der Kunststoffwelt für Aufsehen gesorgt hat: den auf Basis von qualifizierten Standardgranulaten arbeitenden Freeformer für die werkzeuglose additive Fertigung. Kunden, die z.B. nur wenige 100 Bauteile benötigten, standen bisher vor einer schwierigen Wahl. Für solch kleine Stückzahlen lohnt sich die Fertigung eines Spritzgießwerkzeugs kaum. Legt man die Kosten auf das einzelne Bauteil um, steigt sein Preis ins Unwirtschaftliche. Seit Arburg auf der Kunststoffmesse K 2013 in Düsseldorf den Freeformer erstmalig vorstellte, bietet der Maschinenbauer auch für die wirtschaftliche Fertigung von Einzelteilen und individualisierten Kleinserien eine Lösung an. Die 3D-Druck-Branche zeigt sich relativ entspannt gegenüber dem Einstieg von Arburg in diesen Markt. Das hat zwei Gründe: Zum einen wird durch den Einstieg eines der weltweit führenden Spritzgießmaschinenherstellers die additive Fertigung aufgewertet. Zum anderen spricht der Freeformer teilweise andere Kunden an als herkömmliche 3D-Drucker.
3D-Druck für industrielle Anforderungen
Bei einem der bislang üblichen Verfahren trägt der 3D-Drucker einen Kunststoffstrang aus, der während des Fertigungsprozesses nicht unterbrochen werden kann. Das schränkt die Freiheit der Bauteil-Geometrie ein. Arburg setzt das selbst entwickelte AKF-Verfahren ein. Beim Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) werden Bauteile ohne Werkzeug aus 3D-CAD-Daten aus geschmolzenem Standardgranulat Tropfen für Tropfen aufgebaut. Mit diesem Verfahren lassen sich auch komplexe Geometrien realisieren. „Der Freeformer fertigt nicht nur Prototypen- oder Anschauungsexemplare, sondern funktionsfähige Einzelteile und Kleinserien, die von der Stabilität und Bauteilgenauigkeit industriellen Anforderungen entsprechen“, erklärt Entwicklungsleiter Dr. Eberhard Duffner. Die Arburg-Entwickler haben dem Freeformer ein weiteres Alleinstellungsmerkmal mitgegeben. Die Maschinen arbeiten mit herkömmlichen qualifizierten Kunststoffgranulaten. Diese sind in der Anschaffung günstig und Kunden haben die Granulate ohnehin schon meist auf Lager, wenn sie Kunststoffteile produzieren.
Zwei Austragseinheiten
Der Freeformer ist standardmäßig mit zwei Austragseinheiten ausgestattet und kann damit Materialien unterschiedlicher Farbe oder Eigenschaften in einem Bauteil kombinieren. So sind auch funktionale Bauteile in Hart-Weich-Verbindung möglich. Beim AKF knüpfen die Kunststofftropfen in allen drei Dimensionen Verbindungen. Die so produzierten Bauteile sind dadurch sehr stabil. Beim Zugtest erreichen PC-Bauteile Werte um die 90%. Um diese hohe Stabilität zu erreichen, müssen die Kunststofftropfen mit hoher Dichte ausgebracht werden. Damit die Produktionszeit gering bleibt, werden in einer Sekunde rund 70 bis 200 Tropfen ausgetragen – je nachdem, ob eine Kontur oder Füllung gedruckt wird, unterschiedlich schnell. Die Austragseinheit bleibt beim Druck starr. Stattdessen bewegt sich der Träger darunter über drei Achsen auf wenige Mikrometer genau, um das Bauteil korrekt zu positionieren. Der Tisch muss im Takt der Ausbringeinheit sehr schnell über eine kurze Distanz exakt bewegt werden. „Wir haben 4ms Zeit, um den Tisch entsprechend zu positionieren“, erklärt Werner Faulhaber, Leiter der Abteilung Entwicklung Elektrotechnik bei Arburg, eine Herausforderung der Freeformer-Konstruktion.
