anwenderreportage

Lasersintern für die Lebensmittelindustrie

Idaho Steel erzeugt komplexe Maschinenteile für die Nahrungsmittelindustrie mit ProX SLS 500 von 3D Systems: Der US Maschinenhersteller Idaho Steel unterscheidet sich zwar nicht grundlegend von anderen Unternehmen in seiner Branche, setzt jedoch neuerdings auf Additive Fertigungstechnologien von 3D Systems, um einzigartige Bauteile innerhalb kürzester Zeit für seine Maschinen produzieren zu können.

Ein Formkolben, gedruckt am ProX 500 SLS 3D Drucker von 3D Systems.

Ein Formkolben, gedruckt am ProX 500 SLS 3D Drucker von 3D Systems.

Alan Bradshaw
CEO von Idaho Steel.

„Wir haben nach einer Lösung gesucht, die uns eine schnelle Herstellung von speziellen Formen ermöglicht. Nach Prüfung der Alternativen entschieden wir uns dafür, die Maschine von 3D Systems anzuschaffen. Seither haben wir damit bereits hunderte von Bauteilen für unsere Maschinen gedruckt.“

Durch die Anschaffung eines ProX 500 SLS 3D Druckers von 3D Systems ist es Idaho Steel nun möglich, entscheidende Bauteile für seine Fertigungsmaschinen in kürzester Zeit herzustellen. Der ProX SLS 500 ermöglicht dabei die Herstellung gebrauchsfertiger, funktionaler Teile und kompletter Baueinheiten für anspruchsvolle Anwendungen in der Raum- und Luftfahrt, der Automobilbranche, der Medizin und für den Einsatz in anderen hochwertigen Industriemaschinen.

Durch die Verwendung des strapazierfähigen Nylonmaterials DuraForm ProX lassen sich Komponenten herstellen, die nicht nur eine gleichwertige, sondern zum Teil auch höhere Qualität als Spritzgussteile aufweisen.

„Die SLS Technologie ermöglicht es uns Bauteile zu gestalten, von denen höchste Festigkeit und Haltbarkeit abverlangt wird”, erklärt Jon Christensen, Marketing und Sales Manager bei Idaho Steel. „Für jene, die noch nicht mit dieser Technologie vertraut sind, ist die Vorstellung derart solide Kunststoffteile „drucken“ zu können überraschend. Teile können derart entwickelt werden, dass Funktionalitäten erreicht werden, die mit traditionellen Fertigungsmethoden nicht möglich wären.“

Idaho Steel verwendete den ProX SLS 500 von 3D Systems, um das Gehäuse so zu gestalten, dass der Laser-Sensor im Inneren besser zugänglich ist.

Idaho Steel verwendete den ProX SLS 500 von 3D Systems, um das Gehäuse so zu gestalten, dass der Laser-Sensor im Inneren besser zugänglich ist.

Infos zum Anwender

Das im Jahre 1918 in Idaho Falls (USA) gegründete Unternehmen Idaho Steel hat sich auf die Produktion, Wartung und Anpassung von Maschinen für die Verarbeitung von Kartoffeln in verschiedenste Produkte wie Pommes frites und Kartoffelsalat spezialisiert. Die seit den 1960er Jahren gefertigten Idaho Steel Maschinen sind weltweit im Einsatz.
www.idahosteel.com

Der Schwerpunkt liegt auf Qualität

Idaho Steel hat sich auf die Entwicklung von Maschinen für die Verarbeitung von Kartoffeln in verschiedenste Produkte wie Pommes frites und Kartoffelsalat spezialisiert und legt den Schwerpunkt dabei auf eine individuelle Anpassung der Maschinen, um die Bedürfnisse unterschiedlichster Kunden erfüllen zu können. Die 3D Drucktechnologie ist eine ideale Lösung, um ein solches Maß an Personalisierung zu erreichen.

„Wir haben nach einer Lösung gesucht, die uns eine schnelle Herstellung von speziellen Formen ermöglicht, damit unsere Kunden schnell neue Kartoffelprodukte anbieten können”, sagt Alan Bradshaw, CEO von Idaho Steel. „Nach Prüfung der Alternativen entschieden wir uns dafür, die Maschine von 3D Systems anzuschaffen. Seither haben wir damit bereits hunderte von Bauteilen für unsere Maschinen gedruckt.”

Durch die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit durfte jedoch keinesfalls die Qualität negativ beeinflusst werden. „Bei uns wird die Qualität der Maschinen, die mit unserem Namen ausgeliefert werden, groß geschrieben”, so Christensen. „Während unsere Konkurrenz oft von Zulieferern abhängig ist, verfügen wir über eine komplette eigene Fertigungsstätte. Dadurch behalten wir stets die Kontrolle darüber, wie individuelle Teile gefertigt und zusammengesetzt werden. Die Additive Fertigung verleiht uns nun noch mehr Kontrolle über die individuell gefertigten Teile und ermöglicht uns so schlussendlich, Maschinen von höchster Qualität in einem schnelleren Zeitrahmen zu produzieren und auszuliefern.”

Bei diesen neu gestalteten Formkolben, gedruckt am ProX SLS 500 von 3D Systems, wurde die bislang aus fünf Kunststoffteilen und 25 Verbindungselementen bestehende Konstruktion durch ein einziges Bauteil ersetzt.

Bei diesen neu gestalteten Formkolben, gedruckt am ProX SLS 500 von 3D Systems, wurde die bislang aus fünf Kunststoffteilen und 25 Verbindungselementen bestehende Konstruktion durch ein einziges Bauteil ersetzt.

Besseres Produkt in deutlich geringerer Zeit

Eines der Haupteinsatzgebiete für den 3D Druck bei Idaho Steel ist die Produktion von individuellen Formeinsätzen und Kolben für die Nex-Gem Former Maschine, mit denen Kartoffelprodukte in unterschiedlichen Formen produziert werden können. Bislang wurden diese Formeinsätze und Kolben aus fünf Kunststoffteilen hergestellt, die von 25 oder mehr Verbindungselementen zusammengehalten werden mussten. Die Herstellung eines Satzes aus 16 Formkolben mittels CNC-Maschinen und nachträglichem Zusammenbau nahm dabei 250 Stunden (25 Werktage) in Anspruch. Idaho Steel kann nun die gleiche Anzahl innerhalb von 90 Stunden am ProX SLS 500 von 3D Systems herstellen. Der 3D Drucker kann dabei unbeaufsichtigt im Dauereinsatz betrieben werden.

„Die Maschine kann nachts und über das Wochenende laufen. Die Formkolben benötigen danach lediglich nur noch ca. drei bis vier Stunden manuelle Nachbearbeitung“, erklärt Christensen. „Der 3D Druck spart somit nicht nur Zeit, sondern hält auch noch die CNC-Maschinen frei, die bisher 25 Tage konstant mit der Durchführung dieser Tätigkeit beschäftigt waren.”

Die Formeinsätze und Kolben lassen sich auf dem 3D Drucker von 3D Systems als komplette Einheit aus dem lebensmittelechten DuraForm ProX Material von 3D Systems herstellen. „In der Vergangenheit bildeten die Stellen, an denen die Teile verschraubt werden mussten, einen typischen Schwachpunkt“, verdeutlicht Christensen „Heute werden die Formkolben in einem Stück gefertigt und sind so robuster. Einen wahrscheinlich noch größeren Nutzen in einem Stück fertigen zu können, bildet jedoch der Hygienevorteil. Wir produzieren Fertigungsmaschinen für Lebensmittel. Jede Möglichkeit, ein potentielles Kontaminationsrisiko, wie es ein Verbindungselement darstellt, eliminieren zu können, ist ein großes Plus. Zusätzlich besteht immer die Gefahr, Verbindungselemente beim manuellen Zusammensetzen zu überspannen und somit Teile zu beschädigen.”

3D-gedruckte Formkolben, installiert auf der Nex-Gem Former Maschine von Idaho Steel.

3D-gedruckte Formkolben, installiert auf der Nex-Gem Former Maschine von Idaho Steel.

3D Druck begeistert

Idaho Steel verwendet mittlerweile die 3D Drucktechnologie auch für die Herstellung eines Gehäuses für einen Laser, der die Materialhöhe in einem Trichter oder Behälter erkennen kann und die Information an ein Kontrollsystem weiter meldet. Die Produktion dieses Teils war kürzlich noch ausgelagert und entsprach nicht der Qualität und den Standards des Unternehmens.

Die Eigenproduktion des Gehäuses auf dem ProX SLS 500 brachte nun wesentliche Verbesserungen mit sich. So fällt die Öffnung am oberen Ende nun größer aus, womit die Sensoren leichter erreicht werden können. Auch Ecken wurden abgerundet und das Gehäuse wird jetzt als ein komplettes Teil inklusive einer Kunststoffkette, die mit der Abdeckung für die Öffnung verbunden ist, hergestellt.

„Immer wieder ergeben sich neue Möglichkeiten, um verbesserte Teile mittels 3D Druck herzustellen und somit mehr Flexibilität in unsere Prozesse einfließen lassen zu können”, meint Christensen begeistert. „Laufend stellen wir neue Schaber, Abdeckungen und Stecker her. Das sind zwar keine hochkomplizierten Teile, würden aber für ihre Herstellung auf CNC-Maschinen trotz ihrer Einfachheit viel Zeit in Anspruch nehmen.”

Christensen sieht 3D Druck und CNC-Anwendungen als sich ergänzende Technologien, um neue Teile zu fertigen. Der 3D Druck ist ideal für die Erstellung von neuen Designs für Prototypen, die Produktion von Kleinserien und Baueinheiten sowie die Fertigung von passgenauen Teilen für bestehende Maschinen. CNC-Anwendungen sind noch immer die bevorzugte Methode für die Massenproduktion von größeren Teilen und Teilen mit einfacherer Geometrie.

„Unsere Maschinisten zählen mittlerweile zu den unermüdlichsten Neuanwendern der 3D Drucktechnologie und sind ständig daran interessiert, was 3D Drucker noch produzieren können und wie dies zu unserem Vorteil genutzt werden kann. Ständig treten sie mit neuen Teilen an uns heran, die mittels 3D Druck besser funktionieren können.”

Detailansicht des Formkolbens.

Detailansicht des Formkolbens.

Alan Bradshaw, CEO von Idaho Steel, hält einen festeren, widerstandsfähigeren Formkolben, der mehr als sechsmal so schnell am ProX 500 SLS Drucker von 3D Systems hergestellt wurde.

Alan Bradshaw, CEO von Idaho Steel, hält einen festeren, widerstandsfähigeren Formkolben, der mehr als sechsmal so schnell am ProX 500 SLS Drucker von 3D Systems hergestellt wurde.

Nur durch die Vorstellungskraft eingeschränkt

Auch wenn Idaho Steel spezielle Maschinen baut, könne fast jeder Hersteller von 3D Druck profitieren, glaubt Christensen – speziell wenn es darum geht, ein Qualitätsbauteil termingerecht zu liefern.

„Eine der größeren Hürden der Maschinenindustrie ist die Fertigungszeit”, erzählt Christensen. „Auch wenn ein Kunde einen bestimmten Zulieferer bevorzugt, kann er gezwungen sein, sich an einen anderen Betrieb zu wenden, wenn das gewünschte Produkt nicht innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens geliefert werden kann.“

„Ein gutes Beispiel für einen solchen Zeitdruck in der Fertigung sind unsere Formkolben. Sobald unsere Kunden die Freigabe für ein Projekt erhalten, brauchen sie Teile, die aus jeglichen Formen bestehen können, unmittelbar. Einige dieser Formen sind derart komplex, dass es bis zu einen Monat dauern kann, diese auf CNC-Maschinen herzustellen. Mit dem ProX SLS 500 können wir diese Zeit auf eine Woche reduzieren.”

Schnellere Lieferzeit, bessere Qualität, individuelle Anpassung und Verlässlichkeit – das sind die Dinge mit denen sich Maschinenhersteller identifizieren können, unabhängig davon, welche Spezialprodukte ihre Maschinen herstellen.

„Wir sind nicht länger durch traditionelle Fertigungsmethoden eingeschränkt, sondern nur durch die Vorstellungskraft und Kreativität unserer Design-Abteilung”, fügt Alan Bradshaw, CEO von Idaho Steel, abschließend hinzu.

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