Pulver frei für große Teile mit Solukon SFM-AT1000-S

Speziell bei Bauteilen mit dichten und komplexen Supportstrukturen zeigt sich die enorme Wirksamkeit der Entpulverung mit Solukon-Anlagen. Restmaterial wird auch dort zuverlässig entfernt, wo man mit herkömmlichen Methoden nichts mehr erreicht.

SFM-AT1000-S im Detail:

Die SFM-AT1000-S ist ein automatisches Entpulverungssystem speziell für große und schwere Metallbauteile mit einer Höhe von bis zu 1.000 mm und einem Maximalgewicht von 800 kg. Nach der automatischen Reinigung kann restliches Pulver über die Handschuheingriffe mit Inertgas oder Druckluft manuell abgeblasen werden. Wenn Bauteile aus reaktiven Materialien gereinigt werden sollen, lässt sich das System inertisieren. Das rückgewonnene Metallpulver ist wiederverwendbar und steht für weitere Baujobs zur Verfügung. Die SFM-AT1000-S verfügt außerdem über eine OPC UA-Schnittstelle.
Optimales Beladen und Handling großer Bauteile ist durch die Front-Dachbeladung mit dem pneumatisch öffnenden Dach sowie der weiter öffnenden Fronttüre extrem einfach.
Die SFM-AT1000-S verfügt über zwei endlos rotierende Achsen mit Servoantrieb, sodass sich das Bauteil genau auf einem programmierbaren Pfad bewegt. Das System ist in zwei Varianten erhältlich: mit einem langen Schwenkarm sowie mit kurzem Schwenkarm für Bauteile mit einem niedrigen Schwerpunkt. Außerdem ist die SFM-AT1000-S bereits ab Seriennummer 1 mit der SPR-Pathfinder® Software kompatibel. Mit ihr lassen sich für jedes Bauteil individuelle Bewegungsmuster automatisch berechnen, die das Entpulverungssystem dann abfährt und so das Pulver restlos entfernt. Das optionale Digital-Factory-Tool, ein Sensor und Schnittstellenkit, trackt wichtige Daten zum Entpulverungsprozess, die per OPC UA ins übergeordnete Dashboard des Druckers integriert werden können.

Seit 2003 ist die von Patrick Herzig und Robert Mauerhofer im Jahr 1998 gegründete M&H CNC Technik GmbH im Industriepark in Ilz angesiedelt. Ursprünglich als reiner Zerspanungsbetrieb mit Hochleistungs-Dreh- und Fräsbearbeitungszentren lag der Schwerpunkt des steirischen Unternehmens lange auf Komponenten für Hydraulikpumpen und Turbinen. 2016 ist man mit der ersten Nikon SLM 280-Anlage in das Laserstrahlschmelzen von Metall eingestiegen. Zunächst als ergänzende Technologie, um bestehende und neue Projekte besser abwickeln zu können und Zusatzleistungen über additiv gefertigte Teile anbieten zu können, hat sich das Thema Additive Fertigung mittlerweile zum tragenden Geschäftszweig entwickelt.

Neben den sechs CNC-Bearbeitungssystemen verfügt man bei M&H mittlerweile über fünf Strahlschmelzanlagen von Nikon SLM Solutions. Auf diesen werden Werkstücke und Komponenten vorwiegend aus Aluminium und Titan gefertigt. „Ein wesentlicher Vorteil der Additiven Fertigung ist, dass man in der Lage ist, bei der Optimierung von Bauteilen besonders in Hinblick auf Leichtbau zu punkten. Dort erzielen wir für unsere Kunden auch große Erfolge. Da ist es naheliegend, dass man auch Werkstoffe verarbeitet, die sich durch ihre Leichtigkeit auszeichnen. Das bedeutet aber nicht, dass wir uns auf diese Werkstoffe beschränken“, erklärt Patrick Herzig, Geschäftsführer von M&H. So umfasst das Werkstoffspektrum neben AlSi10Mg, Scalmaloy und TiAl6V4 auch 316L, 1.2709, 1.4828, IN625 und IN718.

Der Bereich Additive Fertigung ist bei M&H in den vergangenen Jahren enorm gewachsen. Die neue SLM 800 von Nikon SLM Solutions (im Vordergrund) ist die einzige dieses Typs in Europa.

Schlüsseldiziplin Nachbearbeitung

Als versierter Zerspanungsbetrieb weiß man auch genau, worauf man bei der Bauteilerstellung achten muss, damit man bei einer erforderlichen Zerspanung von Funktions- oder Oberflächen die Bauteile prozesssicher spannen kann. „Das ist ein Aspekt, auf den man natürlich achten muss. Zudem sind wir mit unseren Softwaretools auch in der Lage, bei der Bauteiloptimierung zu unterstützen. Sei es beim Thema Topologieoptimierung oder auch Strömungsoptimierung“, weiß Philipp Schwemberger, Head of Additive Manufacturing bei M&H. Ebenso legt man großen Wert auf die Qualitätssicherung und auch auf eine möglichst umweltfreundliche und ressourcenschonende Arbeitsweise. Besonders im Bereich des Pulverhandlings sieht man bei M&H da ganz besondere Herausforderungen, denn die verarbeiteten Pulver sind nicht nur ein wertvoller Werkstoff, sondern können auch bei unachtsamem Umgang ein gesundheitliches Risiko darstellen.

Im Engineering bei M&H werden mit modernsten Softwaretools bei Kundenprojekten oft enorme Verbesserungen erreicht. Ein Mehrwert, den Kunden sehr schätzen.

Kompromissloses Pulverhandling

„Für uns ist es wichtig, nicht nur möglichst wirtschaftlich zu arbeiten, sondern es ist uns auch ein Anliegen im Hinblick auf unsere Mitarbeiter, aber auch der Umwelt, beim Pulverhandling keine Kompromisse einzugehen“, bemerkt Schwemberger und führt weiter aus: „In der Vergangenheit, als wir nur mit ein oder zwei SLM-Maschinen gearbeitet haben und auch die Teilekomplexität nicht so hoch war, war das vergleichsweise simpel. Das Entfernen des Pulvers gelang manuell noch relativ einfach und wir haben uns dafür Entpulverungsstationen selbst bereitgestellt. Mit höherer Teilekomplexität und speziell mit der Aufgabenstellung, innenliegende Kanäle bei Bauteilen entpulvern zu müssen, sind wir da an Grenzen gestoßen.“

Zudem hat man bei M&H festgestellt, dass bei Bauteilen mit umfangreichen Stützgeometrien relativ große Pulvermengen allein im Bereich dieser Stützvolumen hängen bleiben. Dies beeinträchtigt bei hochpreisigen Einsatzmaterialien die Wirtschaftlichkeit, da dieses Pulver oft erst beim Abtrennen von der Bauplattform frei wurde und einerseits als Material verloren war, andererseits zusätzlich zu Verschmutzungen im Bereich der Säge führte.

Additive Fertigung bis zum einbaufertigen Teil. Von der Zerspanung versteht man bei M&H viel, schließlich ist sie die Ursprungsdisziplin der Steirer.

Philipp Schwemberger
Head of Additive Manufacturing bei M&H CNC Technik

„Mit der SFM-AT1000-S können wir nicht nur die Teile zuverlässig entpulvern, sondern gewinnen zusätzlich noch wertvolles Restmaterial zurück, das bislang in dichten Supportstrukturen hängen geblieben ist.“

Entpulverung für große Teile

Als Anfang 2023 die größte SLM-Anlage bei M&H in Betrieb ging, in deren Bauraum von 280 x 500 x 850 mm auch sehr große Komponenten gefertigt werden können, die häufig auch mehrfach gekrümmte Kanäle aufweisen, wurde es notwendig, auch beim Entpulvern den nächsten Schritt zu machen. „Bislang konnten wir mit den bestehenden Mitteln die Bauplatten noch relativ gut handhaben. Wir haben durch manuelles Klopfen, Ausblasen und Absaugen das meiste Pulver entfernen können. Bei den großen Bauplatten der SLM 800, aber auch bei gut gefüllten Bauplatten der kleineren Maschinen geht das nicht mehr zuverlässig. Die Lösung von Solukon hat uns schließlich überzeugt, dass wir damit effizient und schnell entpulvern können“, geht Schwemberger ins Detail.

Die SFM-AT1000-S von Solukon, wie sie bei M&H seit Anfang dieses Jahres zum Einsatz kommt, ist mit einem Hochfrequenzklopfer sowie einem hochfrequenten Vibrator ausgestattet. Beide bringen die Steirer bei jeder Anwendung der Entpulverungsanlage zum Einsatz. „Beide Optionen sorgen dafür, dass das verbleibende Pulver am Bauteil in Schwingung gerät, was dazu führt, dass sich Verklumpungen lösen und sich das Pulver nahezu wie ein Fluid verhält. Dadurch kann das Pulver besser abfließen und auch in engen Geometrien, wie beispielsweise dichten Supportstrukturen, bleibt das Pulver nicht mehr haften“, erklärt Andreas Hartmann, CEO/CTO von Solukon. Das in der SFM-AT1000-S gesammelte Material kann nach einer Siebung der Wiederverwendung zugeführt werden. Anschließend werden die entpulverten Teile einer Sichtkontrolle unterzogen und Kanäle nochmals mit Druckluft ausgeblasen, um die Durchgängigkeit sicherzustellen. Die kleinsten Kanäle, die bei M&H damit entpulvert werden, haben einen Durchmesser von lediglich 3 mm.

Zuverlässig hohe Qualität

„Wir entpulvern unterschiedlichste Teile auf der Anlage. Das Ergebnis ist sehr zufriedenstellend. Auch beim Entpulvern von mehreren gleichen Teilen, wie es immer wieder vorkommt, funktioniert das in gleichbleibend zuverlässig hoher Qualität, was für uns entscheidend ist, denn nur so können wir im Gesamtprozess kalkulierbar arbeiten. Denn in den Nachfolgeprozessen, wie Abtrennen von der Bauplattform, Wärmebehandlung und Zerspanen, müssen wir uns darauf verlassen können, dass die Bauteile von Pulver befreit sind. Einerseits ist das von der technischen Seite her wichtig, andererseits ist es ein großer Mehrwert für die MA, da sich früher trotz gründlichem Absaugen der Bauteile immer noch Pulver zwischen den Supportstrukturen befunden hat, das beim späteren Heruntersägen der Bauteile von der Bauplatte durch Vibrationen frei wurde. Seit Einsatz der Solukon-Anlage ist das ein sauberer und pulverfreier Prozess beim Sägen“, geht Schwemberger ins Detail. „Es kommt immer wieder vor, dass zunächst nur das Entpulvern der Teile betrachtet und erst bei der Nutzung erkannt wird, dass auch in Supportstrukturen viel Material hängen bleibt. Zudem ist die Möglichkeit, in inertisierter Umgebung zu entpulvern, bei reaktiven Materialien essenziell“, ergänzt Hartmann und Herzig fasst abschließend zusammen: „Entpulvern mit der SFM-AT1000-S ist denkbar einfach. Wir entpulvern alles mit dem Automatik-Modus und erzielen gleichbleibend hervorragende Entpulverungsergebnisse. Bei vielen unserer Kunden ist Solukon ein Begriff. Es werden teilweise Projekte beauftragt, bei denen die Entpulverung mit Solukon-Anlagen explizit gefordert ist und auch dokumentiert werden muss. Für uns auf jeden Fall die richtige Entscheidung.“

Patrick Herzig
Geschäftsführer der M&H CNC Technik

„In manchen Kundenprojekten wird explizit gefordert, dass eine Entpulverung mit einer Solukon-Anlage zu erfolgen hat. Die Qualität, die wir damit erzielen, macht diese Forderung verständlich.“

Infos zum Anwender

Seit mittlerweile gut neun Jahren beschäftigt sich die 1998 gegründete M&H CNC-Technik GmbH mit Additiver Fertigung. Mit mittlerweile fünf LPBF-Anlagen fertigt der 15 Mitarbeiter starke Fertigungsbetrieb auf über 750 m² Bauteile und Komponenten für unterschiedlichste Industrien von der Elektromobilität und dem Energiesektor bis hin zu Luft- und Raumfahrt und bietet die gesamte Leistungskette vom Engineering bis zum fertig endbearbeiteten Teil.