Materialise Magics 3D Print Suite: Kompetenz in Metall

Auf Validierungsplattformen werden unterschiedliche Bauteile in diversen Baurichtungen und unterunterschiedlichen Rahmenbedingungen hergestellt um deren Materialeigenschaften prüfen und qualifizieren zu können. (Alle Bilder: Materialise)

Zum Unternehmen

Am Standort Bremen betreibt die Materialise GmbH mit aktuell rund 50 Mitarbeitern das Kompetenzzentrum Metallfertigung, welches neben der Softwareentwicklung seit April 2016 auch Bauteile aus Titan, Aluminium und Stahl im Metall 3D Druck herstellt. Der momentane Maschinenpark mit fünf Maschinen steht unmittelbar vor der Erweiterung und bildet die gesamte Prozesskette von der Pulveraufbereitung bis zum fertigen Teil ab.

Kaum ein Unternehmen hat den Markt der Additiven Fertigung so nachhaltig beeinflusst wie Materialise. Nachdem Fried Vancraen im Jahre 1989 seine erste Stereolithographiemaschine gesehen hatte – damals noch als wissenschaftlicher Mitarbeiter eines Forschungsinstitutes – beschloss er ein Jahr später, sich mit dem Thema selbständig zu machen. Damals ahnte er wohl nicht, dass sich daraus ein weltweit agierendes Unternehmen mit über 1.400 Mitarbeitern entwickeln würde. Vancraen erkannte schnell, dass es für die damals verfügbaren Maschinen kaum geeignete Softwarelösungen für die Datenaufbereitung gab. So wurde neben dem Dienstleistungsgeschäft, mit dem er begann, der Bereich Software zu einem zweiten Grundpfeiler des Unternehmens. Drittes Standbein ist der Bereich Medical, in dem man patientenspezifische Lösungen für die Medizinbranche bereitstellt.

Alles bei Materialise dreht sich um die Additive Fertigung. „Wir sind ständig bemüht, mit innovativen Lösungsansätzen die Nutzungsmöglichkeiten der Additiven Fertigung zu erweitern und gleichzeitig die Messlatte des technisch realisierbaren nach oben zu schieben“, meint Marcus Joppe, der die deutsche Niederlassung des belgischen AM-Pioniers leitet.

Im Kompetenzzentrum Metall stellen Materialise-Mitarbeiter Bauteile für unterschiedliche Industrien in den Werkstoffen Titan, Aluminium und Edelstahl her.

Marcus Joppe
Geschäftsführer der Materialise GmbH

„Wir wollen unsere Kunden mit Bauteilen in erstklassiger Qualität versorgen. Dafür stecken wir viel Zeit und Energie in die Entwicklung stabiler Prozesse.
“

Softwarekompetenz

Die Magics 3D Print Suite von Materialise ist mittlerweile ein weltweit anerkanntes Werkzeug für die Datenaufbereitung in der Additiven Fertigung und wird von vielen namhaften Maschinenherstellern als treibende Lösung für die Ansteuerung ihrer Maschinen genutzt. „Unser Firmengründer hat damit mit Sicherheit einen wesentlichen Grundstein für die gute Marktposition von Materialise gelegt. Unsere Softwareplattform bietet neben einer benutzerfreundlichen Umgebung auch eine Vielzahl hochoptimierter Lösungen, die dem Anwender das Leben in Form einer durchgängigen Prozesskette von CAD bis zur AM-Maschine enorm erleichtern. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrungen sowie Partnerschaften mit Marktteilnehmern können wir alle Anforderungen des Marktes abdecken und sehen uns hier als Rückgrat der additiven Industrie“, führt der Geschäftsführer aus. Am Standort Bremen befindet sich auch ein Teil der Materialise Softwareentwicklung, speziell für die Themen wie Schnittstellen und Ansteuerungen von AM-Anlagen aber auch Lösungen für das Management und die Qualitätssicherung von AM-Prozessen. Mit der Materialise Streamics Software lassen sich alle AM-Produktionsdaten wie Konstruktions-, Kunden-, Maschinen- und Materialdaten als Basis einer zertifizierten additiven Fertigung einfach organisieren und dokumentieren.

Dass die Bestrebungen auch seitens der CAD-Anbieter in Richtung Additive Fertigung immer stärker werden und dass Materialise dabei eine wichtige Rolle spielt, zeigt sich in der im April auf dem Materialise World Summit vorgestellten Vollintegration von Materialise AM-Lösungen in Siemens NX, was zu einem nahtlosen Übergang aus der digitalen CAD-Welt in die Additive Fertigung führt.

In einer Kooperation mit Atos entwickelte Materialise einen Titaneinsatz für die Raumfahrt.

Tim Domagala
R&D Engineer Metal 3D Printing bei Materialise

„Die Qualifizierung unterschiedlicher Prozessparameter für unterschiedliche Bauteilgüten könnte dazu beitragen, in der Additiven Fertigung wirtschaftlicher anbieten zu können.
“

Medizintechnik additiv

Sei es in der Prothetik oder im Bereich von Operationshilfsmitteln. Immer dann wenn es schnell gehen muss und patientenspezifische Anpassungen erfolgs-, ja manchmal sogar lebensentscheidend sind, kann die Additive Fertigung ihre Vorteile richtig ausspielen. So ist es auch nicht verwunderlich, dass man bei Materialise speziell auf diesem Gebiet großes Potenzial sieht und mit angepassten Lösungen ein breites Spektrum in der Medizintechnik anbietet. Das Angebot reicht von der Segmentierung medizinischer Bilddaten und Operationsplanungsunterstützung über anatomische Modelle bis hin zu patientenindividuellen Prothesen und Operationsschablonen.

Die Magics 3D Print Suite bietet die Erzeugung von Tree-Supports. Diese bieten speziell bei der Herstellung von MEtallteilen signifikante Vorteile.

Kompetenzzentrum Metallfertigung

„Es gibt eigentlich kaum eine AM-Technologie, die wir nicht einsetzen“, erzählt Tim Domagala, R&D Engineer Metal 3D Printing bei Materialise. „Im Kunststoffbereich haben wir mit unserer 3D-Druck-Fabrik in Leuven mit Sicherheit eines der modernsten, flexibelsten und umfangreichsten Dienstleistungszentren Europas, wenn nicht sogar weltweit, geschaffen“, ergänzt er.

So scheint es auch nur eine logische Folge, dass man bei Materialise das Thema metallischer 3D-Druck in Angriff genommen hat. „Als erfahrenes Dienstleistungsunternehmen konnten wir natürlich die Planung von einer ganz anderen Basis aus angehen. Wir wissen bereits wie ein Dienstleistungskonzept für die zertifizierte Additive Fertigung aussieht und konnten dementsprechend die Weichen von vornherein richtig stellen“, weiß Joppe.

„Im Dienstleistungsbereich können wir unsere über 25-jährige Erfahrung besonders gut zur Geltung bringen. Mit unseren Dienstleistungszentren sind wir in der Lage, Bauteile in nahezu allen industrierelevanten additiven Verfahren herzustellen. Mit insgesamt über 140 Fertigungsmaschinen verfügen wir über ein Fertigungsspektrum, das kaum Wünsche offen lässt“, so Joppe. Der Kunststoffbereich zählt seit jeher zum Grundangebot des Unternehmens. Seit April 2016 steht auch eine Fertigung von Metallbauteilen durch Metall 3D Druck zur Verfügung. Am Standort in Bremen entsteht das Kompetenzzentrum Metall von Materialise. Bereits heute ist man in der Lage, Teile aus Titan64, Al10SiMg und Edelstahl 1.4404 herzustellen.

„Besonders an unserer Metallfertigung ist, dass bereits jetzt sowie in der weiteren Ausbaustufe die verschiedenen Materialsorten in unterschiedlichen Räumen gefertigt werden. Wir verhindern damit Querkontaminationen und sorgen somit für prozesssicheres Arbeiten. Überhaupt ist für uns das Werkstoffthema ein zentrales Feld unserer Bemühungen“, erklärt Domagala.

Definierte Bauteilgüten

Um unterschiedliche Kundenkreise anzusprechen, setzt man bei Materialise bewusst auf ein differenziertes Materialkonzept. „Nicht jeder Kunde kommt aus einem High-End-Umfeld wie der Luft- und Raumfahrttechnik und benötigt Materialgüten, die allerhöchsten Maßstäben entsprechen. Es würde in der konventionellen Fertigung auch niemand auf die Idee kommen, Löcher für eine Standardschraubverbindung mit feinsten Passungstoleranzen zu versehen. Darum arbeiten wir daran, auf unseren Maschinen Prozessparameter zu erarbeiten, die es ermöglichen, unterschiedliche Bauteilgüten abzubilden und so aufzubereiten, dass wir weitgehend Maschinenunabhängig arbeiten können. Wir erhoffen uns davon, dadurch auch Optionen für eine günstigere Bauteilherstellung bieten zu können“, beschreibt Joppe einen weiteren Ansatz für die Marktdurchdringung und meint weiter: „Wir als Dienstleister stehen jetzt in der Verantwortung, zu erkennen, was der Industrie wirklich weiterhilft, um die Additive Fertigung in die Produktionsprozesse zu integrieren und entsprechende Angebote bereitzustellen.“

Hohe Maschinenvielfalt

Um in der Materialqualifizierung und der Prozessdefinition auch möglichst viele Kombinationen abdecken zu können, setzt man bei Materialise auf eine hohe Varianz in der Maschinenausstattung. So finden sich derzeit in der Metallfertigung eine SLM500 von SLM Solutions, drei EOS M280 und eine Concept Laser M2. Investitionen in weitere Anlagen, auch anderer Hersteller, sind bereits vorgesehen.

Am Standort in Bremen kann die Prozesskette vom Pulver bis zum fertigen Teil komplett abgebildet werden. „Für uns ist es einerseits wichtig zu verstehen, wie sich das Material im Prozess verhält, um daraus Aussagen über eine künftige Bauteilqualität ableiten zu können. Andererseits nutzen wir umfangreiche Qualitätssicherungsmaßnahmen, um die Ergebnisse im Anschluss zu verifizieren. Am Ende erhalten wir konkrete Informationen, unter welchen Prozessbedingungen wir bestimmte Bauteilgüten erhalten. Diese Informationen fließen schließlich zurück in die Bauteilentwicklung“, präzisiert Domagala.

„Unser Bestreben ist es, unseren Kunden ein möglichst breites Spektrum an Leistungen anbieten zu können und dabei die Anforderungen der Industrie angemessen zu berücksichtigen. Denn auch in der Additiven Fertigung ist ein angemessener Umgang mit Anforderungen ein wesentlicher wirtschaftlicher Faktor. Dem stellen wir uns gerne“, meint Joppe abschließend.