Mit dem G2/F2 Komplettsystem von Genera zur additiven Serienfertigung

Das Genera-System basiert auf der DLP-Technologie, welche durch schnelle Belichtung bei hoher Detailtreue präzise Teile in kurzer Zeit ermöglicht.

Dr. Klaus Stadlmann
CEO der Genera Printer GmbH

„Eine digitale Technologie kann doch nicht am manuellen Post-Processing scheitern. Das Ziel war, sich nicht mehr die Hände schmutzig zu machen und wiederholbar hochqualitative Bauteile herzustellen.“

Nur wer mit seinen Lösungen den Bedarf der Industrie trifft, hat langfristig eine Chance, sich am Markt gut zu positionieren. Diesem Grundsatz folgend hat Dr. Klaus Stadlmann Ende 2015 die Genera Printer GmbH gegründet. Im Vordergrund der Überlegungen stand neben der Beseitigung der dirty secrets im DLP 3D-Druck auch der Anspruch, ein System zu entwickeln, das für die industrielle Serienproduktion geeignet ist. „Wir haben uns intensiv im Markt umgehört, was denn die größten Hindernisse seien, Additive Fertigung einzusetzen. Die Quintessenz dieser Untersuchungen war, dass Kunden sich ein System wünschen, das eine hohe Präzision bietet, einfach zu bedienen ist und idealerweise ein fertiges Teil von der Maschine fällt“, erinnert sich Stadlmann. „Außerdem haben wir sehr früh gelernt, dass ein großes Manko bei vielen AM-Systemen ist, dass für die Bedienung Schutzausstattung erforderlich ist, oder mit Chemikalien hantiert werden muss, die eine Nutzung in einer Büroumgebung nahezu unmöglich machen. Von den Risiken für die Mitarbeiter ganz zu schweigen“, ergänzt Martin Schöppl, Managing Director bei der Genera Printer GmbH und Stadlmann bestätigt: „Die Handhabung der Flüssigkeiten mit Handschuhen hat mich immer schon gestört und das Postprocessing mit IPA (Anm.: Isopropylalkohol) und Ultraschall macht wirklich keinen Spaß.“

Die Shuttle-Box dient gleichzeitig dem verschmutzungsfreien Transport sowie als Behälter für die Reinigung der Teile.

Mag. Martin Schöppl
Managing Director Genera Printer GmbH

„3D-Druck muss neben dem Spritzguss oder subtraktiven Verfahren ein Standard in der Produktion werden. Mit dem G2/F2 Konzept bieten wir eine durchgängige Lösung für eine industrielle Serienproduktion.“

Bewährte Grundlagentechnologie

Grundlage für das System wurde die DLP-Technologie. Diese aus der Projektionstechnik abgeleitete Technologie ist gut ausgereift und liefert robuste, wiederholbare Ergebnisse. „Die DLP-Technik bietet gleich mehrere Vorteile. Einerseits ist die Auflösung der Lichtquelle und damit die Detailgenauigkeit des Bauteils sehr hoch und der Einsatz von UV-LEDs garantiert eine lange Lebensdauer des optischen Systems. Auch lässt sich die Belichtungsintensität sehr gut steuern. Klar definierte Bildpunkte machen es einfach, eine Auflösung und eine genaue Abgrenzung zu definieren und nicht zuletzt erlaubt die Technologie sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten, weil eine Bauschicht immer auf einmal belichtet wird“, erklärt Stadlmann und ergänzt: „Überdies kann man dadurch auch sehr einfach wählen, ob man größere Teile mit etwas niedrigerer Auflösung herstellen möchte oder aber der Fokus auf kleinen, hochpräzisen Teilen liegt – da in unserem System auch die Pixelgröße eingestellt werden kann und nicht nur die Schichtdicke!“ Das G2-System beinhaltet folglich die Prozesseinheit für den eigentlichen Bauprozess mit einer offenen Materialbibliothek als auch der entsprechenden Software für die Prozessaufbereitung.

Genau auf die Kundenbedürfnisse abgestimmte Materialkonzepte gewährleisten anwendungsgerechte Bauteileigenschaften.

Gesamtprozess im Fokus

Das Besondere am Genera-Lösungskonzept aber ist, dass man sich nicht nur um den Bauprozess selbst gekümmert hat. Es wurden auch die Nachfolgeprozesse berücksichtigt. Die zum Gesamtsystem gehörende F2-Einheit beherbergt die Reinigung der Teile und das nachfolgende Aushärten. Eine Schlüsselkomponente der beiden kombinierten Einheiten ist ein handschuhloses Handhabungssystem, das auf Generas patentierter Shuttle-Lösung basiert. Die 3D-gedruckte Komponente bleibt hierbei während des gesamten Produktionsprozesses in einer Box aufbewahrt. Das Shuttle nutzt hierfür RFID-Technologie (Radio Frequency Identification) und fungiert auch als Kommunikationsschnittstelle zwischen den G2- und F2-Einheiten. „Dieser RFID-Chip begleitet das Teil durch den gesamten Prozess. Sämtliche zum Teil gehörenden Informationen werden darauf mitgeführt. Das gewährleistet die Rückverfolgbarkeit und die Wasch- und Nachhärtungsphasen stimmen mit dem Bauteil überein“, geht Stadlmann ins Detail.

Einfachste Bedienung und hoher Handhabungskomfort standen von Beginn an im Fokus des Maschinenherstellers.

Offenes Materialkonzept

Stadlmann, dessen Background im Maschinenbau liegt, ist bestens vertraut mit den Anforderungen und speziellen Gegebenheiten von unterschiedlichsten Kunststoffen und deren Verarbeitung. „Es war uns von Anfang an wichtig, auf dem Materialsektor ein offenes Lösungskonzept anzubieten, das den Anforderungen der Industrie gerecht wird. Deshalb haben wir auch gezielt nach Partnern für die Materialentwicklung gesucht“, verrät der CEO. Diese Partner hat man schließlich in namhaften Materialherstellern wie Henkel, BASF, Arkema, Detax und Dreve gefunden. Materiallösungen werden dabei in der Regel auf die jeweiligen Bedürfnisse des Kunden abgestimmt.

Das G2/F2 Maschinenkonzept beinhaltet einen vollautomatiserten Gesamtprozess vom STL-File bis zum fertigen, gereinigten und ausgehärteten Teil.

Automatisierung inbegriffen

Dass die G2/F2 Maschinenkombination das Zeug für die additive Serienproduktion hat, zeigt sich in den Leistungsdaten. Die Printerlösung zeichnet sich durch einen hohen industriellen Reifegrad aus. Das System ist mit integrierter Automation ausgelegt. Die Fertigungszelle G2 verfügt über einen Bauraum von 384 x 216 x 320 mm (x/y/z) bei einer Belichtungseinheit mit 3.840 x 2.160 4k Bildpunkten. Die Auflösung kann zwischen 40 und 100 µm gewählt werden. Das System erreicht damit eine Belichtungsintensität von bis zu 20 mW/cm² woraus eine Aufbauleistung von bis zu 3 mm/min, je nach gewähltem Material, resultiert. Ein automatischer Plattformwechsel ermöglicht einen durchgängigen Bauprozess mehrerer Baujobs. Die Bauplattform wird nach dem Baujob im Transport-Shuttle abgelegt. In der direkt verknüpfbaren F2 Finisher-Einheit wird dieser Transport-Shuttle übernommen. Die Bauteilreinigung erfolgt dann im Wasch-Shuttle mit Hilfe eines speziell entwickelten Reinigungsfluids. Danach wird die Bauplattform zur Nachbelichtung in die Post-Curing Chamber eingelegt. Auch eine Abtrennung von der Bauplattform kann automatisch erfolgen. Somit ist die Kombination aus den beiden Einheiten G2 und F2 perfekt für eine kontinuierliche Teilefertigung geeignet.

Offizieller virtueller Produktlaunch

Für die Markteinführung habe man sich bewusst genug Zeit gelassen, um auch anhand zahlreicher Praxistests eventuelle Schwachstellen zu entdecken und Prozessabläufe zu optimieren. „Für die Herstellung des Basissystems haben wir die oberösterreichische Fill GmbH als erfahrenen Sondermaschinenbauer ausgesucht. Das gewährleistet soliden Maschinenbau ohne Kompromisse. Ergebnis ist ein absolut stabiles System, das die Anforderungen der Industrie an Wiederholgenauigkeit, Bedienerfreundlichkeit und Sicherheit vollumfänglich erfüllt. Darum können wir jetzt auch ruhigen Gewissens dem offiziellen virtuellen Produktlaunch am 22. September, und dann am 24. September nochmal in englischer Sprache, entgegenblicken“, fasst Schöppl abschließend zusammen. Anmeldung zur Produktvorstellung unter: