Bereit für die Millionen-Serie: 1zu1 tritt mit EOS P 500 in die Additive Serienfertigung ein

Serienproduktion: 350 Luftverteiler in einem EOS P 500 Baujob. (Bild: 1zu1/Darko Todorovic)

Schon seit 1996 ist 1zu1 – seit 2022 Teil der schwedischen Prototal-Gruppe – Garant für höchste Qualität und Zuverlässigkeit. Mit einem beispiellosen Portfolio aus Additiver Fertigung, Vakuumguss, Spritzgießen, mechanischer Fertigung und AM-Consulting hat sich das Vorarlberger Vorzeigeunternehmen unter CEO Thomas Kohler zu einem festen Bestandteil der AM-Szene etabliert. Ursprünglich mit dem Schwerpunkt auf der Prototypenfertigung hat sich das Leistungsspektrum im Laufe der Jahre stark gewandelt.

„Früher waren die 3D-Druck-Technologien im Wesentlichen deshalb verstärkt im Prototyping zu finden, weil die Materialien und Verfahren nicht die mechanischen Eigenschaften für ein nutzbares Teil erzielt haben. Außerdem waren die Maschinen und Anlagen bei Weitem nicht in der Lage, die Anforderungen einer Serienfertigung zu erfüllen. Da hat sich in den vergangenen Jahren unheimlich viel getan“, erklärt Geschäftsführer Thomas Kohler.

Heute liegt der Fokus zunehmend auf der Additiven Serienfertigung – und hier kommt EOS ins Spiel.

EOS bietet weltweit innovative und nachhaltige Fertigungslösungen mittels industriellen 3D-Drucks. Das unabhängige Unternehmen wurde 1989 gegründet und kombiniert Produktionseffizienz mit Innovation und verantwortungsbewusstem Handeln. Mit einem plattformbasierten, digitalen Wertschöpfungsnetzwerk aus Maschinen, Materialien, Software und Services unterstützt EOS seine Kunden auf dem Weg zur industriellen Serienfertigung.

Einblick in die Produktion bei 1zu1. (Bild: 1zu1/Darko Todorovic)

Technologieführer seit Jahrzehnten

Dass man bei 1zu1 schon immer die bestmöglichen Technologien erprobt und auf die Eignung für unterschiedlichste Anwendungen hin überprüft hat, zeigt die umfangreiche technologische Ausstattung des Unternehmens. Sämtliche Arbeitsschritte entlang der gesamten additiven Prozesskette können inhouse abgewickelt werden. Technologisch haben sich insbesondere die Stereolithografie und das Selektive Lasersintern durchgesetzt. „Die Stereolithografie war in den 90er-Jahren die erste industriell verfügbare Technologie und für die damaligen Anwendungen im Prototyping eine sehr gute Lösung. Als das Selektive Lasersintern auf den Markt kam, haben die 1zu1-Gründer Hannes Hämmerle und Wolfgang Humml sehr früh das Potenzial erkannt und sind schon damals eine Partnerschaft mit dem führenden Anbieter der Technologie, der EOS GmbH, eingegangen“, führt Kohler weiter aus.

Diese Zusammenarbeit entwickelte sich zu einer strategischen Entwicklungspartnerschaft mit dem Ziel, die Additive Fertigung aus der Prototypennische in die industrielle Serienfertigung zu führen. „Dass die Additive Fertigung bei komplexen Einzelstücken oder Kleinstserien mit geringen Losgrößen ihre Daseinsberechtigung hat, das haben sowohl direkte Anwender in der Industrie als auch AM-Dienstleister mit den unterschiedlichsten 3D-Druck-Technologien schon längst bewiesen. Dass mit Additiver Fertigung aber auch der Sprung in die Großserie möglich ist, ohne auf Annehmlichkeiten wie Individualisierungsmöglichkeiten, Funktionsintegration und Geometriefreiheit verzichten zu müssen, diese Schwelle gilt es in der Industrie jetzt zu überwinden und ich kann ohne Übertreibung sagen, dass uns das in einigen Fällen schon gelungen ist“, so Kohler.

Serienfertigung auf höchstem Niveau: Bis zu 3.000 Teile täglich bei optimaler Teilegröße abrufbar. (Bild: 1zu1/Darko Todorovic)

EOS P 500: Der Schritt in die Serienfertigung

Den entscheidenden Schritt in die Additive Serienfertigung hat man mit der Inbetriebnahme der ersten EOS P 500 bei 1zu1 im Frühjahr 2020 getan. Inzwischen sind drei dieser Hochleistungsmaschinen im Einsatz. Mit einem Bauraum von 500 x 330 x 400 mm, zwei 70-W-CO₂-Laser und einer Scangeschwindigkeit von 10 m/s bietet die EOS P 500 eine hohe Produktivität und herausragende Bauteilqualität. Der innovative Rollenbeschichter trägt das Material mit bis zu 0,3 m/s auf, wodurch gleichmäßig gute Bauteileigenschaften erzielt werden. Ein gesamter Baujob lässt sich damit innerhalb von 18 Stunden abwickeln.

Partnerschaft auf Augenhöhe

Bereits im Betaprogramm der EOS P 500 brachte 1zu1 sein gesamtes Know-how als Anwender und Dienstleister in der Additiven Fertigung für Industrieanwendungen ein.

„Entwicklungspartner wie 1zu1 sind für uns enorm wichtig. Sie nutzen unsere Maschinen täglich unter realen Produktionsbedingungen und liefern wertvolle Erkenntnisse zur Langzeitbelastung, die wir in unserer Entwicklungsabteilung nicht in diesem Umfang simulieren können. Bei 1zu1 muss die Maschine zeigen, was sie kann und wird auch hinsichtlich Produktivität schon mal an ihre Grenzen gebracht“, erklärt Dr.-Ing. Tina Schlingmann, Region Director EMEA bei EOS.

Philipp Schelling, verantwortlich für die SLS-Produktion bei 1zu1, betont: „Die Maschine ist wirklich auf Serienfertigung mit hohen Stückzahlen ausgelegt. Sie kann mit sehr hohen Packdichten umgehen, was in einer Serienfertigung absolut entscheidend ist. Ebenso kann der Wechselrahmen unmittelbar nach Auftragsende aus der Maschine genommen werden und abkühlen, womit die Maschine sehr schnell für den nächsten Auftrag bereit ist.“ Er führt aus: „Bei dieser Maschine wurden viele unserer Anregungen umgesetzt. Jetzt steht eine Maschine zur Verfügung, die aufgrund besserer Sensorik, eines geschlossenen Pulverkreislaufs und optimierten Temperaturmanagements einen wesentlich höheren Durchsatz bei gleichzeitig besserer Teilequalität ermöglicht.“

„Außerdem wurde der Pulverzyklus optimiert, wodurch beim Gebrauchtpulver eine bessere Qualität erhalten bleibt, dadurch weniger Neupulver notwendig wird und das Abfallmaterial nahezu auf Null reduziert werden konnte. Das wirkt sich natürlich unmittelbar auf die Wirtschaftlichkeit aus“, ergänzt Geschäftsführer Thomas Kohler. Dass die EOS P 500-Maschinen aus der Fertigung bei 1zu1 nicht mehr wegzudenken sind, zeigt sich allein daran, dass auf den Maschinen in Summe mittlerweile über 2.000 Baujobs abgearbeitet wurden. Allein im Jahr 2024 liefen pro Maschine etwa 200 Jobs, was bedeutet, dass fast jeden Tag alle drei Maschinen im Einsatz waren. In Summe produzierte 1zu1 über 250.000 Bauteile. Dabei durchliefen mehr als 32 Tonnen bzw. 64.000 Liter Pulver die SLS-Anlagen. Eine Steigerung von 40 Prozent im Bereich der Stückzahlen unterstreicht den stetig wachsenden Fokus des Kunden auf additiv gefertigte Teile.

Um diesem Durchsatz auch in der Nachbearbeitung gerecht zu werden, setzt man bei 1zu1 auf automatisierte Strahlanlagen und chemisches Glätten. „Nur wenn man auch die Folgeprozesse mit skaliert, kann man von realer Serienfertigung sprechen. Es geht nicht nur darum, mengenmäßig den Flaschenhals der Nachbearbeitung zu stemmen, sondern auch im Postprocessing eine durchgängig hohe Qualität zu erzielen“, betont Kohler.

Serie in der Medizintechnik

Dass additive Serienfertigung bei 1zu1 gelebte Praxis ist, zeigt ein Beispiel aus dem Medizinbereich, über das wir bereits im Mai 2023 berichtet haben. Der Endkunde, die Storz Medical, hat schon früh damit begonnen, Komponenten durch den Einsatz von 3D-Druck zu optimieren und hat mit 1zu1 den perfekten Umsetzungspartner gefunden. So wurde beispielsweise ein Luftverteiler für das Handstück eines Stoßwellentherapiegerätes so optimiert, dass dieser wesentlich kleiner wurde und nicht mehr aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt werden musste, sondern nur mehr aus zwei Teilen bestand.

„Vor zwei Jahren konnten wir mit der EOS P 500 in einem Baujob 300 dieser Teile herstellen. Mittlerweile wurde die Komponente noch einmal weiterentwickelt und besteht jetzt nur mehr aus einem einzigen Teil. Jede dieser Komponenten nimmt etwa 13 cm³ im Bauraum ein. Durch intelligentes Nesting bringen wir ca. 350 Luftverteiler im Bauraum unter. Dabei wird bei jedem Teil die gleiche Belichtungsstrategie des Lasers angewandt, wodurch auch die Bauteileigenschaften trotz unterschiedlicher Position im Bauraum bei allen Teilen gleich sind“, geht Philipp Schelling ins Detail.

Mittlerweile hat 1zu1 für diesen Kunden mehr als 70.000 Luftverteiler in PA 12 gefertigt. Durch anschließendes chemisches Glätten konnte zusätzlich die Dichtflächenebenheit erhöht und damit das Abfräsen der Dichtflächen eingespart werden.

„1zu1 ist ein perfektes Beispiel dafür, wie ein AM-Dienstleister sein gesamtes Know-how einsetzt, um Kunden den größtmöglichen Nutzen aus der Additiven Fertigung zu ermöglichen. Wir als Maschinenhersteller sehen uns in der Verantwortung, Systemlösungen anzubieten, die es Anwendern ermöglichen, prozesssicher und wirtschaftlich zu produzieren. In enger Abstimmung mit unseren Entwicklungspartnern aus der Industrie wie 1zu1 arbeiten wir gezielt an der Automatisierung und Standardisierung von Arbeitsabläufen, um eine problemlose Skalierung, gegebenenfalls auch über Kontinente hinweg, zu ermöglichen“, schildert Tina Schlingmann den hoch gesteckten EOS-Anspruch. Dabei ist es für EOS von zentraler Bedeutung, hinsichtlich Arbeitsschutz und Nachhaltigkeit höchste Standards zu implementieren.

Damit Unternehmen global wachsen können, ist eine gleichbleibende Produktionsqualität von Maschine zu Maschine entscheidend. Um den Vorteil der lokalen Produktion für die jeweiligen Märkte maximal zu nutzen, muss sich die Additive Fertigung den gleichen Anforderungen stellen, wie z. B. das Spritzgießen als konventionelle Produktionsweise: Plattformdesign für eine standardisierte und wiederholbare Fertigung, kontinuierliches Monitoring relevanter Produktivitätskennzahlen, um Prozessstabilität und Qualität sicherzustellen, sowie Kosten- und Qualitätskontrolle für eine wirtschaftliche Serienfertigung.

Dank optimalem Temperaturmanagement bietet die EOS P 500 eine konstante Temperatur im gesamten Bauraum – ein entscheidender Faktor für die Serienfertigung. Da wird gefordert, dass die Bauqualität bei jedem Teil gleich ist. „Speziell bei luftführenden Teilen kommt es darauf an, dass die Teile dicht sind und glatte Oberflächen aufweisen. Die Anlage schafft als einzige Maschine am Markt dank neuer Software auch bei dünnen Wandstärken gleich viele Laserlinien pro Wandstärke und damit homogenere Bauteile als ältere Anlagengenerationen. Dazu kommt der minimale Ausschuss. Über unsere neue automatisierte Strahlanlage können wir den Nachbearbeitungsprozess nochmals deutlich beschleunigen und pro Job mehrere Stunden Handarbeit einsparen. Wir vereinen unser Know-how mit der neuesten Technologie, erhöhen die Sicherheit und reduzieren den Prüfaufwand“, lobt Schelling die perfekte Teilequalität, die die EOS P 500 erlaubt.

Dr.-Ing. Tina Schlingmann
Region Director EMEA bei der EOS GmbH

„In 1zu1 haben wir den perfekten Entwicklungspartner. Jahrzehntelanges Know-how aus der Praxis gepaart mit dem Willen, die Grenzen des Möglichen permanent zu erweitern. Besser geht´s nicht.“

Philipp Schelling
Leiter SLS-Produktion bei der 1zu1 Prototypen GmbH & Co KG

„Die EOS P 500 bietet neben hoher Performance und Durchsatz dank perfektem Temperaturmanagement und neuer Softwareoptionen konstante Teilequalität im gesamten Bauraum. Für uns ein absolutes Muss für die Serie.“

Infos zum Anwender

1zu1 mit Sitz in Dornbirn (A) ist seit 2022 Teil von Prototal Industries. Die international tätige Gruppe zählt mit Standorten in Schweden, Dänemark, Norwegen, Großbritannien, Italien und Österreich zu Europas größten Anbietern im 3D-Druck, Vakuumguss und Spritzgießen mit Aluminiumwerkzeugen. Vakuumguss und Aluminium-Werkzeugbau werden zur Gänze bei 1zu1 in Dornbirn abgewickelt. 1zu1 nutzt in der Additiven Fertigung Selektives Lasersintern und Stereolithografie. Sämtliche Fertigungsschritte entlang der gesamten Prozesskette werden dabei inhouse abgewickelt.