W-3D macht mit der miniColor 550/800 Färbeanlagen von Thies Farbe zu Funktion

Hohe Eindringtiefe der Farbe gewährleistet Abriebfestigkeit auch bei hoch beanspruchten Teilen.

Bernd Weiskircher
Geschäftsführer, W-3D GmbH & Co. KG

„Grundlagen additiver Serienfertigung sind reproduzierbare und hochqualitative Ergebnisse. Das beginnt bei der Geometrie und endet bei einer perfekten Farbe.“

In der Additiven Fertigung entscheidet sich die Qualität eines Bauteils längst nicht mehr ausschließlich im Druckprozess. Während Geometrie, Materialeigenschaften und Maßhaltigkeit oft im Fokus stehen, wird ein entscheidender Faktor noch immer unterschätzt: die Färbung. Dabei ist Farbe in vielen Anwendungen kein dekoratives Element, sondern ein funktionales Merkmal, das über Einsatzfähigkeit, Lebensdauer und Akzeptanz entscheidet. Bei W-3D ist Färbung deshalb kein nachgelagerter Arbeitsschritt, sondern ein integraler Bestandteil eines durchgängig beherrschten industriellen Prozesses. Das Unternehmen hat in den vergangenen Jahren gezielt in Maschinen, Automatisierung, Chemie und Qualitätssicherung investiert, um reproduzierbare Färbeergebnisse in engen Toleranzen zu erzielen – unabhängig von Stückzahl, Losgröße oder Fertigungszeitpunkt. „Farbe ist bei uns kein Zufallsprodukt“, sagt Geschäftsführer Bernd Weiskircher. „Wenn ein Kunde heute ein Bauteil bestellt und in zwei Jahren dasselbe Teil erneut benötigt, dann muss es identisch aussehen. Und zwar nicht nur im Labor, sondern unter realen Einsatzbedingungen.“

Satte, leuchtende Farben werden zuverlässig und homogen ins Bauteil eingebracht, ohne Fleckenbildung oder Unregelmäßigkeiten.

Kontinuierliches Wachstum

W-3D befindet sich klar auf Wachstumskurs. Der geplante Umzug im Juni 2027 in neue Räumlichkeiten, die sich ebenso in Sohland an der Spree (D) befinden, ist dabei mehr als ein Kapazitätsschritt. In dem neuen Gebäude soll ein Fertigungsstandort entstehen, der konsequent auf industrielle Prozesse, Automatisierung und Sicherheit ausgelegt ist. Neben klar getrennten Produktionsbereichen und automatisierten Abläufen wird auch die Gebäude- und Geländesicherheit eine zentrale Rolle spielen. Die neue Facility wird hinsichtlich Umzäunung, Zutrittskontrollen und baulicher Auslegung so konzipiert, dass sie den Anforderungen von Aufträgen aus der öffentlichen Hand sowie von sicherheitssensitiven Kunden entspricht.

„Wer für sicherheitsrelevante Anwendungen, wie zum Beispiel die Defence-Industrie fertigt, muss das nicht nur im Bauteil zeigen, sondern im gesamten Umfeld“, betont Bernd Weiskircher. „Prozesssicherheit beginnt beim Gebäude und endet beim fertigen Teil.“ Bei der Umsetzung des Umbaus des Bestandsgebäudes setzt W-3D bewusst auf Handwerksbetriebe aus der Region. Für den Geschäftsführer ist das Teil einer nachhaltigen Unternehmensstrategie. Wachstum soll nicht losgelöst vom regionalen Umfeld stattfinden, sondern dieses gezielt stärken.

In der großen Thies-Anlage ist es möglich, bis zu vier komplette MJF-Baujobs gleichzeitig zu färben.

Solide Maschinenbasis

Ein wesentlicher Baustein der Prozessstabilität ist der Maschinenpark. W-3D setzt konsequent auf HP-MJF-Technologie und wird künftig vier HP-Anlagen betreiben, die sämtlich auf dem PRO-Level laufen und automatisierbar sind. Eine HP 5420 wird für die Fertigung weißer Bauteile eingesetzt und sowohl auf PRO aufgerüstet als auch mit einem automatischen Wechsler ausgestattet. In dieser Konfiguration ist sie nach aktuellem Kenntnisstand in Europa einzigartig. Parallel dazu wird eine bestehende HP 5210, auf der graue Bauteile gefertigt werden, auf den Stand einer HP 5620 gebracht und ebenfalls auf PRO aufgerüstet. Dadurch wird eine feinere Kalibrierung möglich, zudem kann das Fine Resolution Material verarbeitet werden. Ergänzt wird der Maschinenpark durch zwei weitere HP 5620 in PRO-Ausführung. Dadurch sind alle Maschinen für eine automatischen Jobwechsel gerüstet und können so durchgängig Baujobs abarbeiten. Zur Aufrüstung auf die PRO-Variante zählen auch größere Materialfässer, um dem höheren Materialdurchsatz gerecht zu werden und um die Produktionskosten noch einmal zu senken. „Für farbsichere Bauteile brauchen wir maximale Stabilität schon beim Drucken. Die PRO-Maschinen sind dafür die Grundlage“, erklärt Weiskircher. Künftig ist W-3D zudem direkter HP-Kunde, was den Zugang zu Technologie, Support und Materialentwicklungen weiter verbessert.

Um die miniColor 550/800 mit 138 Liter Färbevolumen zu beschicken, ist ein Rüstwagen erforderlich.

Prozessdisziplin

Neben MJF setzt W-3D weiterhin auf SLS-Technologie. Im Mai wird eine EOS P3 next in Betrieb genommen, die mit einer Rösler-Entpackstation und integrierter Materialaufbereitung ausgestattet ist. Nach dem Umzug ist eine weitere EOS P3 geplant, die mit schwarzem Pulver betrieben werden soll, um schwarze Teile zu erhalten, die unempfindlich gegen Kratzer sind. Diese Maschine wird räumlich strikt von den Anlagen für weißes Pulver getrennt, ebenso wie die zugehörige Strahltechnik. Hintergrund ist die Vermeidung selbst kleinster Verunreinigungen, die sich unmittelbar auf Farbe, Oberfläche und Reproduzierbarkeit auswirken könnten.

Im eigenen Farblabor werden Farbrezepturen entwickelt, getestet und in größeren Mengen vorbereitet.

Thies-Technologie

Das Herzstück der Färbestrategie bilden bei W-3D die Thies-Färbeanlagen, die heute den Großteil der industriellen Färbung übernehmen: die miniColor 350/500 mit 54 Liter Färbevolumen für bunte Bauteile und die maßgeschneiderte miniColor 550/800 mit 138 Liter Färbevolumen für große Schwarz-Chargen und große Bauteile. In der großen Thies-Anlage ist es möglich, bis zu vier komplette MJF-Baujobs gleichzeitig zu färben. Damit erreicht W-3D nicht nur einen hohen Durchsatz, sondern auch eine außergewöhnliche Wirtschaftlichkeit. Gerade bei Serienbauteilen oder regelmäßig wiederkehrenden Farben lassen sich so sehr attraktive Stückkosten realisieren, ohne Abstriche bei der Qualität machen zu müssen. „Das war für uns ein echter Wendepunkt“, sagt Bernd Weiskircher. „Mehrere Baujobs in einem Durchgang zu färben und trotzdem absolut gleichmäßige Ergebnisse zu bekommen, eröffnet ganz andere Möglichkeiten.“

Farbtiefe

Ein zentrales Merkmal der Thies-Anlagen ist die hohe Gleichmäßigkeit der Färbung. Die Farbe wird zuverlässig und homogen ins Bauteil eingebracht, ohne Fleckenbildung oder Unregelmäßigkeiten. Durch freie Gestaltung der Parameter dringt die Farbe im Vergleich zu anderen Systemen rund 0,1 bis 0,2 Millimeter tiefer in das Bauteil ein. Diese größere Eindringtiefe sorgt nicht nur für eine hochwertigere Optik, sondern auch für eine höhere Beständigkeit gegenüber Abrieb, Nachbearbeitung und mechanischer Belastung. Gerade in Anwendungen mit hohen funktionalen Anforderungen ist dieser Effekt entscheidend. „Diese Farbtiefe merkt man sofort“, erklärt Weiskircher. „Das Bauteil wirkt homogener, stabiler und insgesamt hochwertiger, vor allem an den Kanten.“

Zur Vorbereitung auf perfektes Farbfinish gehört bei W-3D das Entpulvern und Strahlen über S1-Strahlanlagen von Rösler.

Handling

Die Dimensionen der großen Thies-Färbeanlage erfordern auch ein durchdachtes Handling. Ein vollständig beladener Färbkorb ist manuell nicht mehr sicher zu bewegen. W-3D setzt deshalb auf einen speziell ausgelegten Beladewagen, mit dem die Anlage ergonomisch und prozesssicher bestückt werden kann. Für die anschließende Trocknung wurden zudem fünf große Edelstahltische speziell angefertigt. Auf diesen können die Bauteile spannungsfrei und gleichmäßig ausgelegt werden, was das Risiko von Abdrücken oder ungleichmäßiger Trocknung minimiert und die Reproduzierbarkeit weiter erhöht.

Werden kleine Bauteilmengen in einer spezifischen Farbe benötigt, die bereits mit der DM60 qualifiziert wurde, wird das auch weiterhin angeboten.

Maßgeschneiderter Systemeinsatz

Trotz der hervorragenden Ergebnisse mit den Thies-Anlagen setzt W-3D auch weiterhin ein Dyemansion-DM60-System ein. Dieses kommt immer dann zum Einsatz, wenn Kunden sehr kleine Bauteilmengen in einer spezifischen Farbe benötigen, die bereits mit der DM60 qualifiziert wurde. „Manche Kunden wollen exakt die Farbe, die sie schon kennen. Auch wenn das wirtschaftlich nicht immer die günstigste Lösung ist, respektieren wir diesen Wunsch“, konkretisiert Weiskircher. Wichtig ist dabei die klare Einordnung: Das Dyemansion-System wird gezielt ergänzt, nicht ersetzt. Thies spielt seine Stärke bei Serien und maximaler Gleichmäßigkeit aus, während die DM60 bei kleinen, spezifischen Farbabrufen ihre Berechtigung hat.

Defence-Ready

Besonders deutlich wird die Bedeutung prozesssicherer Färbung im Defence-Umfeld. W-3D fertigt unter anderem Komponenten für Unterwasserdrohnen sowie Bauteile für persönliche Einsatzausstattung im behördlichen und militärischen Umfeld. Unter Wasser verändern sich Lichtverhältnisse und Farbwahrnehmung grundlegend. Viele Schwarzfärbungen entwickeln dabei einen unerwünschten Rotstich. Das bei W-3D eingesetzte Schwarz bleibt hingegen auch unter Wasser tief und neutral. In Kombination mit der größeren Farbtiefe der Thies-Anlagen entsteht ein Bauteil, das auch unter realen Einsatzbedingungen seine Eigenschaften behält. „Was an Land funktioniert, reicht uns nicht“, betont Weiskircher. „Unsere Farben müssen in jedem Einsatzszenario funktionieren.“

Eigenes Farblabor

Ein entscheidender Baustein für diese Stabilität ist das eigene Farblabor. Hier werden Farbrezepturen entwickelt, getestet und in größeren Mengen vorbereitet. Dieser Ansatz erlaubt es, über lange Zeiträume hinweg in engen Toleranzen zu arbeiten. Besonders anspruchsvoll sind dabei Farbtöne wie neutrale Grautöne ohne Farbstich. Auch das Defence-Schwarz wird hier kontinuierlich überwacht und qualifiziert.

„Wenn man Farbe beherrschen will, braucht man Kontrolle und Kontrolle bekommt man nur mit eigenen Rezepturen“, sagt Weiskircher und bemerkt: „Bislang haben wir schon 15 eigene Farbtöne kreiert, die einer ständigen Qualitätssicherung unterliegen und es werden ständig mehr.“

Oberflächen

Ergänzend zur Färbung baut W-3D auch den Bereich Oberflächenveredelung weiter aus. Perspektivisch wird eine LuxYours LUX PRO 700 eingesetzt, die durch hohe Prozesssicherheit und eine ökologisch unbedenkliche Glättchemie überzeugt. Auch hier steht die reproduzierbare Qualität im Vordergrund, zudem wird der Einstieg in Produkte mit „Food Grade“ möglich.

Ein weiterer zentraler Baustein der reproduzierbaren Nachbearbeitung bei W-3D ist der Ausbau von zwei auf insgesamt vier Rösler-S1-Strahlanlagen. Sie bilden das Rückgrat für eine gleichmäßige, materialgerechte Oberflächenbearbeitung und sind konsequent auf die unterschiedlichen Werkstoffe abgestimmt. Zwei der Anlagen sind für PA12-Bauteile in Grau ausgelegt und stellen sicher, dass diese unabhängig von Bauteilgeometrie oder Losgröße eine konstante Oberflächenqualität erhalten. Eine weitere S1-Anlage ist speziell für weiße Bauteile vorgesehen, die sowohl aus den EOS-SLS-Anlagen als auch aus dem HP-MJF-PA12W-Prozess stammen. Dadurch lassen sich helle Oberflächen ohne Verunreinigungen oder Grauschleier reproduzierbar bearbeiten. Für TPU-Bauteile kommt eine eigene Rösler-S1-Anlage mit Keramikstrahlmittel zum Einsatz, das besonders schonend wirkt und die materialtypische Elastizität erhält. Durch diese klare Trennung der Strahlprozesse vermeidet W-3D Kreuzkontaminationen und schafft die Voraussetzung für gleichbleibende Oberflächen als Basis für nachfolgende Schritte wie Färbung oder Glättung. „Strahlen ist für uns kein Nebenprozess“, sagt Bernd Weiskircher. „Es entscheidet maßgeblich darüber, wie gleichmäßig Farbe aufgenommen wird und wie reproduzierbar das Endergebnis am Ende ist.“

Fazit

W-3D zeigt, dass Färbung in der Additiven Fertigung ein industriell beherrschter Prozess sein kann. Mit leistungsfähigen Färbeanlagen, eigenem Farblabor, klarer Prozessdisziplin und einer Infrastruktur, die auch sicherheitsrelevanten Anforderungen gerecht wird, entsteht ein Fertigungsumfeld, in dem Farbe kein Risiko, sondern ein Wettbewerbsvorteil ist. Oder, wie Bernd Weiskircher es formuliert: „Farbe ist für uns kein Finish. Sie ist Teil der Funktion.“