10 Jahre Solukon

Als Andreas Hartmann, Geschäftsführer der Solukon GmbH, 2012 zusammen mit seinem Partner Dominik Schmid das Ingenieurbüro für Sondermaschinen gründete, aus dem 2015 die Solukon GmbH entstand, war noch nicht klar, dass sich das Unternehmen zum Marktführer für das automatisierte Entpulvern von LPBF-Teilen entwickeln würde.

Herr Hartmann, die Solukon GmbH feiert dieses Jahr ihr zehnjähriges Jubiläum. Der richtige Zeitpunkt, um einen kurzen Überblick über diese sicher turbulente Zeit zu geben. Wie kam es eigentlich dazu, dass Sie zusammen mit Dominik Schmid Solukon gegründet haben?

Ich bin von ganzem Herzen Maschinenbauingenieur. Schon von Kindesbeinen an habe ich geschraubt und gebastelt. Zunächst habe ich Pkw- und Lkw-Mechaniker gelernt und später dann Maschinenbau studiert. Schon als Werkstudent habe ich bei voxeljet gearbeitet und so den Weg zur Additiven Fertigung gefunden. Dort habe ich auch Dominik Schmid kennengelernt. Irgendwann kam die Idee, wir könnten auch selbst etwas machen und haben dann zunächst ein Ingenieurbüro für Sondermaschinenbau gegründet, haben da viel entwickelt, von Verpackungsmaschinen bis zu automatisierten Systemen, aber auch 3D-Druck-Systemen und Peripheriegeräten für den 3D-Druck. Bis schließlich ein Automobilbauer aus Stuttgart auf uns zukam, den wir noch aus voxeljet-Zeiten kannten, der eine der ersten großen 3D-Druck-Anlagen im Metallbereich besaß und Schwierigkeiten hatte, das Stützwerk der großen Bauteile sauber zu bekommen. Was hergestellt wurde, waren Gussprototypen, dünnwandige Teile mit viel Stützwerk und die mussten ganz entpulvert sein, damit sie weiterverarbeitet werden konnten.

Das war dann sozusagen der Startschuss für das heutige Betätigungsfeld von Solukon? Gab es da ein konkretes Anforderungsprofil an das System?

Ganz genau, eigentlich war das der Anfang. Es ging dabei primär um Arbeitsschutz. Konkret darum, das Pulver wirklich sicher aus den Bauteilen zu bekommen, weniger um die Komplexität der Bauteile. Das kam dann erst in den darauffolgenden Jahren.

Worin bestanden die wesentlichen Herausforderungen?

In Stützstrukturen und innenliegenden Kanälen bleibt oft sehr viel Pulvermaterial hängen. Dieses wird beim Abtrennen von der Bauplattform unkontrolliert verteilt und verschmutzt einerseits die Arbeitsumgebung und geht andererseits als Rohstoff für die Wiederverwendung verloren. Außerdem hat man es mit Pulvern zu tun, die lungengängig sein können und oft auch explosionsgefährdend sind. Es gibt also mehrere wirklich gute Gründe, das Entpulvern in einer geschützten Umgebung durchzuführen. Die meisten Strahlschmelzanlagen und ansonsten verfügbaren Lösungen für das Auspacken von AM-Bauteilen verfügen meist nur über eine abgeschlossene Kammer mit Handschuheingriffen. Das geht bei kleinen Bauteilgrößen noch einigermaßen, versagt aber bei großen und schweren Bauteilen.

Als Sie 2015 die Solukon Maschinenbau GmbH gegründet haben, waren Sie damals tatsächlich die Einzigen, die an einer automatisierten Lösung für das Entpulvern von Metallbauteilen gearbeitet haben?

Unseres Wissens nach gab es sonst niemanden, nein. Wir haben schon früh realisiert, dass die Industrie eine Lösung benötigt, die ein automatisiertes Entpulvern ermöglicht. Aus unserer Zeit bei voxeljet wussten wir, dass man Pulverwerkstoffe durch Schwingungsanregung fluidisieren kann. Das bedeutet, dass sich Pulver durch Klopfen oder Einbringung von Ultraschall nahezu wie eine Flüssigkeit verhält. Dieses Wissen haben wir in unsere Anlagen integriert. Außerdem haben wir die Anlagen abgedichtet, so dass sie unter Inertgas betrieben werden können und so das Pulvermaterial unter Schutzgasatmosphäre gehalten wird. Neben Explosionsschutz bei reaktiven Werkstoffen sorgt dies auch dafür, dass die Pulverqualität erhalten bleibt.

Was waren die wesentlichen Meilensteine in der Erfolgsgeschichte von Solukon?

Da gibt es im Grunde zwei wesentliche Aspekte. Einer davon ist die Tatsache, dass man in der Raumfahrt begonnen hat, bei den Antriebssystemen verstärkt 3D-Druck einzusetzen. Mittlerweile werden ganze Triebwerksbaugruppen in einem Stück hergestellt. Zusätzlichen Auftrieb hat das Ganze dadurch bekommen, dass es neben den großen Raketenbauern vermehrt auch kleinere gibt, die sich im Bereich der Miniatursatelliten bewegen. Der zweite Meilenstein ist eine Technologie, die wir zusammen mit Siemens entwickelt haben, bei der es darum geht, mithilfe einer Fließsimulation eine Bahnberechnung durchzuführen, mit der man in der Lage ist, das Pulver aus komplizierten Rohrgeometrien zu entleeren. Dazu fährt unsere Anlage das vorberechnete Bewegungsprogramm ab und lässt so das Pulver aus komplexen Geometrien rieseln. Der SPR-Pathfinder ist eine Softwarelösung, die für viele Industrien ein absoluter Gamechanger ist. Speziell bei Wärmetauschern oder Komponenten aus der Hydraulik, dem Werkzeugbau und der Medizintechnik kann damit eine wesentlich bessere Entpulverungsleistung erzielt werden.

Was waren dabei Ihre konkreten persönlichen Herausforderungen?

Wir haben uns auf ein Thema konzentriert, mit dem sich nur wenige ausführlich beschäftigt haben. Zu der Zeit war die Hauptfrage, die gestellt wurde, ob die Bauteilqualität von LPBF-Teilen überhaupt den Anforderungen gerecht werden kann. Und da kamen wir mit dem Thema Entpulvern daher. Wir waren da schon eher die Exoten. Die Bedeutung des prozesssicheren Entpulverns wurde zu diesem Zeitpunkt definitiv massiv unterschätzt. Erst im Laufe der Zeit haben die Anwender begriffen, welchen wirtschaftlichen Impact dieses Thema hat.

Wo sehen Sie die technologischen Herausforderungen beim Entpulvern von Metallbauteilen?

Es gibt da schon einige Aspekte, die man berücksichtigen muss. Da sind zum einen die geometrischen Grenzen. Es muss vom Bauteildesign her schon mal grundsätzlich möglich sein, das Pulver aus dem Teil zu bekommen. Das muss in der Konstruktion bedacht werden. Dazu zählen auch minimale Spaltmaße und Radien bei Rohrleitungen. Des Weiteren ist das Entpulvern auch stark vom Material abhängig. Kupfer verhält sich beispielsweise gänzlich anders als Stahl oder Titan. Auch der ein und derselbe Werkstoff verhält sich im nichtverarbeiteten Zustand anders, als wenn er in der LPBF-Anlage verarbeitet wurde. Kupfer z. B. rieselt im unverarbeiteten Zustand hervorragend, kann aber nach Erwärmen beim LPBF-Prozess problematisch werden. Und schließlich ist die Bauraumgröße ein Thema. Wir bewegen uns mittlerweile bei Anlagengrößen, bei denen wir Baujobs mit einer Größe von 800 x 800 x 1.500 mm entpulvern können. Da haben wir es mit Aufspanngewichten jenseits von zwei Tonnen zu tun. Die muss man erst einmal prozesssicher bewegen.

Wo wird die Entwicklung im Bereich der additiven Metallteilefertigung und damit auch von Solukon Ihrer Meinung nach hingehen?

Wir sehen natürlich schon, dass es Tendenzen gibt, immer noch größere Bauräume bei den Fertigungsmaschinen für immer größere Bauteile anzubieten. Allerdings muss man dann auch in der Lage sein, diese Bauteile von der Bauplattform zu trennen. Auch dafür braucht man geeignete Maschinen. Oft werden allerdings bei solch großen Maschinen die Bauplattformen segmentiert, womit das Entpulvern wieder auf kleineren Einheiten erfolgt. Wir sehen also im Wesentlichen den Bedarf bei den Maschinendimensionen, die wir bereits anbieten. Die steigende Komplexität bei den additiv gefertigten Teilen spielt uns klar in die Hände, denn jedes AM-Teil, das im Pulverbett gefertigt wird, muss von Restpulver befreit werden.

Welchen Tipp würden Sie abschließend Anwendern aus der Industrie geben, wenn es um das Entpulvern von Metallbauteilen geht?

Schon frühzeitig im Designprozess das Entpulvern mit zu berücksichtigen. Denn damit kann man sich im Nachzug viel Ärger und damit meist auch Geld sparen. Wir laden auch jeden dazu ein, unsere Expertise und Erfahrung zu nutzen.