Trumpf TruPrint 5000: Mit grünem Laser zu edlen Teilen

3D-gedruckte Bauteile aus Reinkupfer sind für den Maschinen- und Anlagenbau interessant.

„Werkzeug- und Formbauer können nun problemlos Umformwerkzeuge, Stempel oder Matrizen drucken. Ohne Vorheizung war das bisher nicht möglich“, sagt Tobias Baur, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Technologie. Außerdem verarbeitet das Unternehmen mit einem neuen grünen Laser mit Pulsfunktion erstmals Reinkupfer und Edelmetalle im 3D-Drucker. „Das macht den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau attraktiv, denn aus Reinkupfer lassen sich problemlos besonders leitfähige Induktoren oder Wärmetauscher drucken“, sagt Baur. Ebenfalls großes Potenzial habe der grüne Laser für den Druck in Gold für die Schmuckindustrie. Hier lassen sich auf Abruf individuelle Einzelstücke herstellen und gleichzeitig teures Material sparen.

Grüner Laser druckt Reinkupfer und Gold auf der TruPrint 1000 von Trumpf.

500 Grad Vorheizung mildert Temperatursturz ab

Oft geht es beim 3D-Druck ums Detail: So arbeiten Werkzeug- und Formenbauer häufig mit dem kohlenstoffhaltigen Werkzeugstahl 1.2343. Das Material ist äußerst hart, verschleißfest und führt Wärme besonders gut ab. Allerdings ließ es sich bisher nicht im 3D-Drucker verarbeiten, weil die Bauteile beim Drucken reißen. „Der Laserstrahl schmilzt das Bauteil an der Oberfläche auf, danach herrscht wieder Raumtemperatur. Diesem Temperatursturz hielt das Bauteil bislang nicht stand und es kam zu Rissen“, sagt Baur. Die Substratplatte des 3D-Druckers TruPrint 5000 lässt sich deshalb auf 500 Grad vorheizen. Das mildert den Temperatursturz nach dem Laserschmelzen. „Die Materialqualität und die Oberfläche ist bei kohlenstoffhaltigen Stählen deutlich besser als ohne Vorheizung. Das verhindert Brüche im Bauteil“, erklärt Baur.

Die Substratplatte des 3D-Druckers TruPrint 5000 lässt sich auf 500 Grad vorheizen. Das ermöglicht es, Titanlegierungen ohne Risse und Verzüge zu drucken. Davon profitiert unter anderem die Medizintechnik.

Implantate kommen einsatzfertig aus dem Drucker

Auch für additiv gefertigte Prothesen und Implantate bietet die Vorheizung große Vorteile. „Wenn die Umgebungstemperatur zu stark fällt, verzieht sich das Bauteil und wir müssen es nachbearbeiten. Außerdem benötigen wir oft Stützstrukturen, die wir mühsam auf- und abbauen“, sagt Baur. Die Vorheizung der TruPrint 5000 reduziere die Spannungen, steigere die Bearbeitungsqualität und mache in vielen Fällen Stützstrukturen überflüssig. Nachgelagerte Wärmebehandlungen lassen sich oft reduzieren. Das Titan werde zudem belastbarer und die Implantate langlebiger.

Auch beim 3D-Druck setzt TRUMPF auf Digitalisierung.

Weltpremiere im Kupferdruck

Mit Hilfe eines grünen Lasers mit Pulsfunktion zeigt Trumpf auf der formnext, wie sich Reinkupfer und andere Edelmetalle drucken lassen. Dafür haben die Entwickler den neuen Scheibenlaser TruDisk 1020 an den 3D-Drucker TruPrint 1000 angebunden. „Herkömmliche Anlagen arbeiten mit einem Infrarotlaser als Strahlquelle. Dessen Wellenlänge ist aber zu groß und kann stark reflektierende Werkstoffe wie Kupfer oder Gold nicht schweißen. Mit dem Laserlicht im grünen Wellenlängenbereich ist das möglich“, sagt Thomas Fehn, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Vertrieb. „Dies eröffne neue Möglichkeiten für den 3D-Druck, zum Beispiel in der Elektronikbranche oder der Automobilindustrie“, so Fehn.

Mit der kompakten TruPrint 1000 lassen sich Metalle jedweder Art bearbeiten. Selbst komplexe CAD-Entwürfe werden mit ihr schnell und einfach realisiert.

Individueller Schmuck mit wenig Materialverlust

Der Einsatz des grünen Lasers lohne sich insbesondere auch in der Schmuckindustrie. „Der 3D-Drucker verschwendet kein teures Gold oder Silber“, sagt Fehn. Deshalb sei Drucken oft kostengünstiger als das Schmuckstück mit hohem Materialverlust zu fräsen oder zu gießen.

Trumpf setzt beim 3D-Druck auf Industrie 4.0

Auf der formnext in Frankfurt demonstrierte das Hochtechnologieunternehmen Trumpf zusätzlich, wie vernetzte 3D-Drucker in digitalisierten Fabriken die Transparenz steigern können. Als Anbieter und Leitanwender von Industrie 4.0 überträgt Trumpf seine Digitalisierungslösungen jetzt auch auf seine 3D-Drucker der TruPrint-Reihe. Dadurch optimiert Trumpf die Prozesse in der Additiven Fertigung.

Um die Vorteile der vernetzten Produktion auf der formnext erlebbar zu machen, hat Trumpf alle TruPrint-3D-Drucker auf dem Messestand an ein Fertigungsmanagementsystem und eine intelligente Bestellplattform angebunden. Damit ist es den Mitarbeitern möglich, mobil und in Echtzeit auf die Prozessdaten der Drucker und die anstehenden Aufträge zuzugreifen. Die Produktion lässt sich planen und papierlos steuern. Das steigert die Transparenz, erhöht die Flexibilität und letztlich auch die Produktivität der Fertigung. „Trumpf ist beim Thema Industrie 4.0 Vorreiter. Wir zeigen Möglichkeiten, um auch die Prozesskette im 3D-Druck vollständig zu digitalisieren – von der Angebotserstellung bis zum gedruckten Bauteil“, erläutert Tobias Baur.

Um 3D-Drucker maximal auszulasten und in Serie zu produzieren, müssen die Anlagen automatisiert sein. Genau deswegen verfügt die neue TruPrint 5000 über einen automatisierten Prozessstart. Dadurch reduzieren sich die händischen Tätigkeiten, wenn der Mitarbeiter die Anlage für den Baujob vorbereitet. Das spart Zeit und steigert die Qualität sowie die Produktivität in der Additiven Fertigung.

Kleinformatanlagen sehr gefragt

Seit der formnext im November 2017 blickt Trumpf auf einen positiven Auftragseingang bei seinen 3D-Druck-Anlagen zurück. „Spitzenreiter ist die Kleinformatmaschine TruPrint 1000, deren Maschinenbasis im Kleinformat heute die meistverkaufte Anlage weltweit ist“, sagt Fehn. Auch die Nachfrage der hoch performanten Maschine von Trumpf, der TruPrint 5000, sei enorm hoch. Außerdem möchte Trumpf seinen globalen Fußabdruck beim 3D-Druck weiter ausbauen. Mit über 70 Tochtergesellschaften weltweit sei das Unternehmen dazu bestens aufgestellt. „Insbesondere die für 3D-Druck wichtigen Regionen Nordamerika, dem Wirtschaftsraum Asien-Pazifik sowie West- und Osteuropa können wir direkt adressieren. Die Kunden in diesen Ländern finden vor Ort und in Landessprache einen Ansprechpartner von Trumpf“, präzisiert Fehn.