joke ENESKApostprocess: Postprocessing für Auftragsforschung und Entwicklung

Ratmar Frömbgen hat die ENESKApostprocess am Fraunhofer ILT im Einsatz. Die Bedienung ist stehend oder sitzend möglich. (Bild: Fraunhofer ILT)

Jasmin Saewe
Abteilungsleitung LPBF am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

„Auch wenn wir daran forschen, im LPBF-Prozess selbst den Nachbearbeitungsbedarf additiv gefertigter Teile zu reduzieren, wird es immer eine Art des Postprocessing geben. Und hier steht die Arbeitssicherheit an erster Stelle.“

„Der Sicherheitsaspekt ist uns außerordentlich wichtig“, erläutert Ratmar Frömbgen, der beim Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, kurz Fraunhofer ILT, für die Nachbearbeitung der 3D-Druck-Erzeugnisse verantwortlich ist. Bei seiner Recherche nach geeigneten Verfahren und Geräten ist er auf das von joke Technology in Bergisch Gladbach entwickelte System gestoßen. Ratmar Frömbgen besuchte joke Technology nach einem Messekontakt zusätzlich vor Ort, um sich ein genaues Bild von dem Gerätesystem ENESKApostprocess zu machen. Und zeigte sich von Beginn an sehr zufrieden. Seit Dezember 2020 ist das Postprocessing-System nun in Aachen im Bereich Laser Powder Bed Fusion (LPBF) im Einsatz. Laser Powder Bed Fusion, auch bekannt als selective Laser Melting (SLM), zählt zu den bekanntesten additiven Fertigungsverfahren. Hierbei erfolgt der schichtweise Aufbauprozess durch Schmelzen von metallischen Pulvern mittels Laserstrahlung. Mit über 25 Jahren Erfahrung in diesem Bereich gehört das Fraunhofer ILT weltweit zu den führenden Forschungsinstituten auf diesem Gebiet.

Im Gerätesystem ENESKApostprocess können alle Schritte der Nachbearbeitung in einem geschlossenen Raum durchgeführt werden, wie die Arbeit mit dem Bandschleifer. (Bild: joke Technology GmbH)

Carsten Schütz
Vertriebsleiter von joke Technology

„Wir sind permanent dabei, ENESKApostprocess den sich ständig weiter entwickelnden Anforderungen in der Nachbearbeitung der 3D-Druckerzeugnisse anzupassen. Unser Ziel ist es, neben der Sicherheit für Anwender und Umgebung, optimale Arbeitsergebnisse zu gewährleisten“

Eine Art der Nachbearbeitung muss immer stattfinden

Die Abteilungsleitung am Fraunhofer ILT für Laser Powder Bed Fusion obliegt Jasmin Saewe. Sie und ihr Team forschen in ihrem Fachbereich derzeit auf dem Gebiet Systems Engineering, das unter anderem den Aufbau und die Anpassung von Anlagen umfasst, auf dem Gebiet der Prozessentwicklung mit Fokus auf der angepassten Prozessführung und Qualitätssicherung sowie auf dem Gebiet der Anwendungsentwicklung, das Machbarkeitsstudien, die Verwendung neuer Materialien sowie das Thema Nachhaltigkeit beinhaltet. In den Bereich der Anwendungsentwicklung fällt beim Fraunhofer ILT auch die Nachbearbeitung der Bauteile, für die das System ENESKApostprocess im Einsatz ist. „Wir forschen daran, bei der Fertigung mittels LPBF eine Verringerung der Stützstrukturen zu erreichen, um Material und Nachbearbeitungsschritte einzusparen. Aber eine Art der Nacharbeit wird immer stattfinden müssen“, erklärt Jasmin Saewe. „Je komplexer die Geometrie des Bauteils, umso mehr Pulverreste und Stäube können sich dann beim Postprocessing am Produkt verstecken“, erläutert die Abteilungsleiterin weiter.

Im Gerätesystem ENESKApostprocess können alle Schritte der Nachbearbeitung in einem geschlossenen Raum durchgeführt werden, wie die Arbeit mit der Handfeilmaschine. (Bild: joke Technology GmbH)

Infos zum Anwender

Mit über 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern zählt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen weltweit zu den bedeutendsten Auftragsforschungs- und Entwicklungsinstituten im Bereich Laserentwicklung und Laseranwendung. Die Kernkompetenzen umfassen die Entwicklung neuer Laserstrahlquellen und -komponenten, Lasermess- und Prüftechnik sowie Laserfertigungstechnik. Der Bereich Additive Fertigung zählt mit über 60 Wissenschaftlern und Ingenieuren zu den Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkten des Fraunhofer ILT.
Das Fraunhofer ILT ist eingebunden in die Fraunhofer-Gesellschaft, die zu den bedeutendsten Forschungseinrichtungen in Deutschland gehört.

Sicheres Postprocessing

Beim Nachbearbeitungsprozess entstehen jedoch nicht nur lungengängige Pulver, Stäube oder Späne, gegen die sich der Anwender und die Umgebung schützen müssen. Je nach Material und Bearbeitungsschritt kann es zu Funken bis hin zu Explosionen und Verpuffungen kommen. „Seit wir die Arbeitsstation von joke Technology im Einsatz haben, fühlen wir uns im Prozess der Nachbearbeitung sicher“, erläutert Ratmar Frömbgen. „ENESKApostprocess ist ein robustes, gut handelbares System, das von verschiedenen, sich abwechselnden Anwendern intuitiv bedient werden kann und maximale Sicherheit für die Person und die Umgebung gewährleistet“, führt er aus. Und das ganz ohne ansonsten nötigen und lästigen Schutzanzug und Sauerstoffmaske. Der Anwender legt einfach das zu bearbeitende Druckerzeugnis in das geschlossene Gerätesystem ein, greift in die Ärmel mit Handschuhen, die ins Innere der Arbeitsstation führen, wählt das für den Arbeitsschritt geeignete Werkzeug aus und verfolgt sein Tun über eine große Glaskuppel, die beste Sicht auf das Bauteil gewährleistet. „Beim Fraunhofer ILT nutzen wir ENESKAposprocess vor allem für die Supportentfernung und die Befreiung von Restpulver. In geringem Maße führen wir auch ein Oberflächenfinish aus. Unser Hauptwerkzeug ist demzufolge der Druckluftmeißel. Wir haben aber auch noch Handschleifer im Einsatz“, erläutert Ratmar Frömbgen. Zu den nachzubearbeitenden Werkstoffen am Fraunhofer ILT gehören nahezu alle Metalle und verschiedene Legierungen wie etwa Stähle, Aluminiumlegierungen, Titan oder auch Kupfer.

ENESKApostprocess kann mit einer speziellen Feinstaub-Messautomatik ausgestattet werden. (Bild: joke Technology GmbH)

Auch sichere Entsorgung leicht gemacht

Das positive Feedback von Jasmin Saewe und Ratmar Frömbgen freut Jürgen Meyer, Entwicklungsleiter bei joke Technology: „Ziel der Entwicklung unseres ENESKApostprocess war es, eine sichere Arbeitsumgebung zu schaffen, sowohl für den, der das Postprocessing macht als auch für all jene, die sich in der direkten Umgebung aufhalten. Gleichzeitig sollte die Station ausreichend Möglichkeiten bieten, sämtliche Arbeitsschritte in ihr zu erledigen und dies bei maximaler Freiheit, den Arbeitsplatz den eigenen Bedürfnissen anzupassen.“ Lediglich wenn es zu Filterwechseln und Entleerung beziehungsweise zur Reinigung der Anlage kommt, muss wieder auf Schutzkleidung zurückgegriffen werden. „Wir haben uns bemüht, auch solche Arbeiten für den Anwender so unkompliziert wie möglich, aber auch so sicher wie nötig zu gestalten“, erklärt Jürgen Meyer weiter. Der komplette Sauger kann mit Hilfe eines geeigneten Hubwagens entnommen werden. Mit diesem begibt sich der Anwender dann möglichst in einen geschützten Bereich, in dem keine anderen Personen gefährdet werden können. Mittels weniger Handgriffe kann man Sammelbehälter wie auch Filter trennen und tauschen beziehungsweise reinigen.

Beim Fraunhofer ILT ist das System ENESKApostprocess im Bereich der Anwendungsentwicklung im Einsatz. Dort forscht man daran, eine Verringerung der Stützstrukturen zu erreichen, um Material und Nachbearbeitungsschritte einzusparen.

Aus der Not geboren

Bereits vor einigen Jahren hat joke Technology die Probleme und Risiken in der Nachbearbeitung von 3D-Druckerzeugnissen erkannt – und festgestellt, dass es hier eine Marktlücke gab: Es fehlte schlichtweg eine Arbeitsstation, die es den Anwendern erlaubte, die anfallenden Arbeiten im Postprocessing additiv gefertigter Teile zu erledigen, und die gleichzeitig ausreichenden Schutz vor den Risiken bot. Carsten Schütz, Vertriebsleiter bei joke Technology, erinnert sich: „Wir hatten Anfragen von Kunden nach sogenannten Entgratboxen mit Absaugung. Es gab zwar entsprechende Boxen, diese waren jedoch in Kombination mit den Absaugungen sehr teuer. Zudem stellten wir fest, dass sie trotz allem keinen ausreichenden Schutz für den Anwender boten.“ So trat die Entwicklungsabteilung von joke Technology auf den Plan und entwickelte ENESKApostprocess.

Auf Anfrage bringt joke Technology den ENESKApostprocess in einem speziell ausgestatteten Vorführ-Fahrzeug direkt zum Interessenten. (Bild: joke Technology GmbH)

Absaugung der gefährlichen Stoffe

Sämtliche Arbeitsschritte erfolgen in dem geschlossenen System unter permanenter Absaugung. „Erst wenn der Anwender die Station geschlossen und die Absaugung aktiviert hat, kann er die im Inneren angeschlossenen Werkzeuge verwenden. Während der kompletten Bearbeitung ist die Station verriegelt und wird erst freigegeben, wenn nach Abschluss der Bearbeitung der spezielle automatische Abreinigungsprozess durchgeführt wurde“, erklärt joke-Entwicklungsleiter Jürgen Meyer. Während des Prozesses pusten Luftduschen über einen definierten Zeitraum hinweg stoßweise in die Ecken der Station, um Feinstaub, der sich hier möglicherweise gesammelt hat, aufzuwirbeln. Dieser wird dann unmittelbar abgesaugt. Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang die ENESKApostprocess FSX – eine Feinstaub-Messautomatik. Diese überwacht permanent die im Arbeitsraum vorhandene Staubbelastung und gibt die Information im Steuerungsdisplay der Anlage aus.

Fraunhofer ILT und joke Technology – ein starkes Team

Die Kooperation zwischen joke Technology und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT ist für beide Seiten befruchtend. So können dank des permanenten Austauschs und des gezielten Feedbacks Anpassungen und neue Entwicklungen auf den Weg gebracht werden. Zum Beispiel, wenn es um die Nachbearbeitung neuer Materialien geht. „Wir sind permanent dabei, ENESKApostprocess den sich ständig weiter entwickelnden Anforderungen in der Nachbearbeitung der 3D-Druckerzeugnisse anzupassen. Unser Ziel ist es, neben der Sicherheit für Anwender und Umgebung, optimale Arbeitsergebnisse zu gewährleisten“, erläutert der Vertriebsleiter von joke Technology, Carsten Schütz.

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