Additive-Fertigung
Hermle: Additiv fertigen und direkt zerspanen
Metall aufbauen, fräsen und komplexe Kühlstrukturen integrieren: Das MPA-Verfahren von Hermle verbindet additive Fertigung mit 5-Achs-Bearbeitung. Metallpartikel werden nicht geschmolzen, sondern plastisch verformt. So entstehen großvolumige Bauteile mit geringen Spannungen in einer Aufspannung.
MPA baut Metall Schicht für Schicht auf, ohne es zu schmelzen. Die Partikel verformen sich beim Aufprall plastisch und verbinden sich fest mit dem Werkstück.
Beim MPA-(Metall-Pulver-Auftrag)-Verfahren beschleunigt ein Trägergas Metallpartikel durch eine Laval-Düse auf Überschallgeschwindigkeit. Sie verformen sich beim Aufprall plastisch und verbinden sich mit dem Substrat. Das Material schmilzt nicht. Dadurch bleiben die Spannungen auch beim massiven Aufbau vergleichsweise gering.
Die Auftragseinheit ist in ein Hermle 5-Achs-Bearbeitungszentrum integriert. Anwender tragen Material auf und zerspanen es in einer Aufspannung. Die 5-Achs-Kinematik erlaubt die Additive Fertigung auf gekrümmten Freiformflächen. Der große Arbeitsraum eignet sich für Bauteile bis 600 × 600 Millimeter und mehrere hundert Kilogramm Masse.
Die Hermle MPA-Technologie ist ein kinetisches Spritzverfahren, das Metallpulver schichtweise zu soliden Festkörpern kompaktiert.
Kühlung gezielt ins Werkzeug integrieren
Eine zentrale Anwendung liegt im Werkzeug- und Formenbau. MPA ermöglicht konturnahe Kühlkanäle mit großen Durchmessern, langen Kanalverläufen und beliebiger räumlicher Orientierung. Dafür lassen sich vorgefräste Kanäle zunächst mit einem wasserlöslichen Material verfüllen. Nach dem Vorbereiten der Oberflächenkontur trägt die Düse einen Stahlmantel auf und fräst das Bauteil nach einer Wärmebehandlung in seine finale Form. Die Kühlung folgt der Bauteiloberfläche und kann die Zykluszeit beim Spritzgießen reduzieren. Bei Kundenbauteilen wurden dadurch gegenüber Werkzeugen ohne effiziente Kühlung bis zu 45 Prozent Zeitgewinn erzielt.
Werkstoffe kombinieren, Funktionen integrieren
MPA verarbeitet unter anderem Warm- und Kaltarbeitsstähle, rostfreie Edelstähle, Invar, Reineisen, Reinkupfer und Bronze. Je nach physikalischen Randbedingungen lassen sich Werkstoffe in einem Bauteil kombinieren. Der Materialverbund aus Kupfer und Stahl nutzt die Formstabilität und Beständigkeit des Stahls sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit von Reinkupfer. Auch Materialgradienten, Heizelemente und Thermosensoren sind möglich.
Für die Prozessplanung stellt Hermle MPA Studio bereit. Die CAD/CAM-Software berechnet und simuliert die Werkzeugpfade für Materialauftrag und Zerspanung. Sie unterstützt zudem die Anpassung der Bauteilgeometrie an den geplanten Aufbau.
Produkt im Bericht
Hermle MPA-Technologie
Das von Hermle entwickelte kinetische Spritzverfahren ist für Bauteile aller Dimensionen möglich. Generativ fertigen und besser fräsen werden dabei eins, denn gerade die Kombination von Materialaufbau und Zerspanung in einer Maschine eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung von Bauteilen aus Metall in allen Dimensionen. Von der Integration effizienter Kühlkanäle bis hin zu ausgeklügelten Materialkombinationen.
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