SLS aus Originaldaten

In der Additiven Fertigung wird bei der Datenaufbereitung für die Druckvorbereitung meist der Weg über das STL-Dateiformat gewählt. Die dadurch entstehende Geometrieungenauigkeit und Fehleranfälligkeit müssen jedoch nicht sein. Die Weirather Maschinenbau und Zerspanungstechnik GmbH zeigt in Kooperation mit der CT CoreTechnologie GmbH, dass eine Maschinenansteuerung direkt aus CAD-Daten heraus möglich ist. Von Georg Schöpf, x-technik

Die Weirather Maschinenbau und Zerspanungstechnik
GmbH zeigt in Kooperation mit der CT CoreTechnologie GmbH, dass eine Maschinenansteuerung
direkt aus CAD-Daten heraus möglich ist.

Die Weirather Maschinenbau und Zerspanungstechnik GmbH zeigt in Kooperation mit der CT CoreTechnologie GmbH, dass eine Maschinenansteuerung direkt aus CAD-Daten heraus möglich ist.

Zum Unternehmen

Die CT CoreTechnologie GmbH mit Sitz in Mömbris (D) ist ein Softwareunternehmen mit 70 Mitarbeitern und Standorten in sieben Nationen weltweit. Seit 21 Jahren stellt das Unternehmen Datenkonvertierungslösungen und Schnittstellen für die CAD-Welt her und bietet darüber hinaus Lösungen für die Einbindung von CAD-Daten in PLM-Systeme und die Evaluierung und Überprüfung von Modelldaten. Ebenso bietet CT Lösungen für die Datenaufbereitung in der Additiven Fertigung und mit dem Partfinder eine Lösung zur Ermittlung druckbarer Modelldaten.

Seit den Pionierzeiten der Additiven Fertigung scheint es eine stabile Größe zu geben: das STL-Dateiformat. Nahezu jeder Systemhersteller oder Softwareanbieter im technischen Umfeld ist in der Lage, damit umzugehen. Dieser Quasi-Standard hat viele Vorteile. Jeder kennt ihn und er ist für viele Aufgaben recht gut geeignet. Bildet er doch lediglich die Hüllgeometrie des Teils ab und verrät somit nichts über die Konstruktionshistorie, was oft gewünscht ist. Zudem ist man in der Lage, wenn auch mit gewissen Abstrichen, nahezu jede Geometrie darzustellen. Dass eine solche Einfachheit und universelle Verfügbarkeit ihren Preis haben, ist klar. Geometriegenauigkeit, sofern bei Freiformflächen und Radien überhaupt möglich, ist nur in Form einer Annäherung gegeben. Wird es genügend genau, steigt die Dateigröße schnell rasant an.

Texturen, die auf ein Teil aufgebracht werden, werden Teil der Geometrie und somit schon im Bauprozess mit abgebildet.

Texturen, die auf ein Teil aufgebracht werden, werden Teil der Geometrie und somit schon im Bauprozess mit abgebildet.

Günter Weirather
Geschäftsführer der Weirather Maschinenbau und Zerspanungstechnik GmbH

„In der Kooperation mit CoreTechnologie sehen wir den entscheidenden Schritt, mit unseren WLS 3232-Systemen ein durchgängiges Gesamtpaket von den CAD-Daten zum fertigen Teil anbieten zu können. Einfach, kundenorientiert und industrietauglich.“

Unterschiedliche Geometriekerne als Hindernis

So erscheint es fast verwunderlich, warum bislang nur selten direkt auf die recht genauen CAD-Daten zugegriffen wird. Ein Blick hinter die Kulissen verrät: Unterschiedliche Geometriekerne und deren oft sehr unterschiedliche Arten, Teilegeometrien zu beschreiben, scheinen im Wortsinn der Kern des Problems zu sein. Speziell im Bereich der Teileaufbereitung für kostengünstigere Fertigungssysteme ein kaum zu bewältigendes Thema. „Man muss sich vorstellen, dass es auf dem Markt ein paar verschiedene Geometriekerne gibt. Diese bestimmen die Art und Weise, wie Bauteile in einem CAD-System aufgebaut werden. Eine Unterscheidung zwischen Volumenmodellierung und Flächenmodellierung ist da noch das einfachste Kriterium. Das führt dazu, dass es zu sehr unterschiedlichen Geometriebeschreibungen kommt. Aus diesen wiederum eine einheitliche Geometrieableitung zu generieren, ist komplex und aufwändig“, weiß Armin Brüning, Geschäftsführer der CT CoreTechnologie GmbH, die sich schon seit 21 Jahren mit diesem Thema auseinandersetzt. CoreTechnologie ist Spezialist für die Konvertierung von CAD-Daten. Mit ihrem Softwaretool 3D_Evolution unterstützt sie Industriekunden beim Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen und hat ihr Know-how für die Datenaufbereitung in die 4D_Additive-Softwaresuite und den Partfinder, für die Identifikation von möglichen druckbaren Teilen, einfließen lassen.

Mit der neuen Version von 4D_Additive können automatisch erzeugte Stützstrukturen im exakten STEP Format abgespeichert werden.

Mit der neuen Version von 4D_Additive können automatisch erzeugte Stützstrukturen im exakten STEP Format abgespeichert werden.

Industriekonforme Maschinensteuerung für SLS

„CoreTechnologie verfügt über ein umfangreiches Know-how im Bereich der Datenkonvertierung. Da wir unsere Maschinensteuerung besser an die Bedürfnisse der Industrie anpassen wollten, haben wir uns nach geeigneten Anbietern sowohl bei den Hardwarekomponenten als auch im Bereich der Steuerung und Datenaufbereitung umgesehen“, erinnert sich Günter Weirather, einer der Geschäftsführer der Weirather Maschinenbau und Zerspanungstechnik GmbH. „Uns war klar, wenn wir eine durchgängige Lösung wollen, dann müssen wir das selbst in die Hand nehmen und eine Kooperation der geeigneten Partner herbeiführen“, ergänzt er.

Im Bereich der Anlagentechnik hat man bei Weirather verschiedene Anbieter evaluiert und in Raylase einen Zulieferer für die Laser- und Scannerkomponenten gefunden, der den Anforderungen an Flexibilität und Kooperationsbereitschaft entsprach. Durch einen Hinweis von Daniel Kopp von Bibus Austria, die mittlerweile als Vertriebspartner für Weirather SLS-Systeme etabliert wurde, kam der Kontakt mit Armin Brüning zustande.

Die Massive Zone-Analyse zeigt Bereiche mit vermehrtem Wärmeeintrag.

Die Massive Zone-Analyse zeigt Bereiche mit vermehrtem Wärmeeintrag.

Armin Brüning
Geschäftsführer der CT CoreTechnologie GmbH

„Mit 4D_Additive haben wir eine leistungsfähige, offene und flexible Software für die verschiedensten additiven Verfahren entwickelt. Durch die Kooperation mit Weirather und die direkte Integration unserer Software in die Maschinensteuerung steht nun ein leistungsfähiges SLS-System zur Verfügung mit dem CAD-Modelle in kürzester Zeit, ohne Umwege direkt an die Maschine gesendet werden können.“

Proprietärer Kern – Flexible Lösung

„Was uns bei CoreTechnologie vor allem überzeugt hat, war die Tatsache, dass die Technologie auf einem eigenen Geometriekern basiert, über den die Datenkonvertierung abläuft. Das bedeutet Hoheit über die Schnittstellen und damit auch direkten Zugriff auf das CAD-Modell. In der Aufbereitung der Prozessdaten ein unglaublicher Vorteil“, erklärt Patrick Weirather, Technischer Leiter SLS bei Weirather. „Ja, der eigene Geometriekern ermöglicht es uns, unmittelbar auf die Geometriedaten zuzugreifen und diese auch zu manipulieren. Das bedeutet, dass wir problemlos zusätzliche Features zur Verfügung stellen können, wie beispielsweise Offsets, um zusätzliches Material anzufügen, wenn Funktionsflächen später nachbearbeitet werden müssen. Aber auch ein einfaches Versetzen von Bohrungen, Verschieben von Kanten, nachträgliches Verrunden oder aber das Entfernen von Verrundungen ist problemlos möglich“, bestätigt Brüning.

Ziel der Zusammenarbeit ist es, ein durchgängiges System zu schaffen, das es dem Anwender erlaubt, ohne spezielles Know-how in der Datenaufbereitung aus vorliegenden CAD-Daten einen funktionierenden Baujob zu generieren. „Additive Fertigung muss an einen Punkt gebracht werden, dass ein technisch versierter Maschinenbediener in der Lage ist, einen Baujob für die Maschine aufzubereiten, ohne die Details der Prozessparameter manipulieren zu müssen. Speziell bei einem Verfahren wie dem SLS muss es eine Hilfestellung geben, die den Anwender beim Nesting im Bauraum, also dem Anordnen mehrerer Teile zu einem Baujob, unterstützt. Das System muss in der Lage sein, Freiräume im Baujob zu erkennen, idealerweise aus Teilen, die in einer Warteschlange stehen, ein geeignetes Teil auszuwählen und in den Baujob einzufügen, damit die Maschine möglichst wirtschaftlich arbeitet“, gibt Brüning einen Ausblick, was diese Kooperation bringen wird und Patrick Weirather ergänzt: „Außerdem schaffen wir Möglichkeiten, den Baujob durch eine geeignete Strahlsteuerung und angepasste Scanstrategien effizienter und besser zu machen.“ Eine KI soll dabei unterstützen, beim Nesting Engstellen, Zonen mit massiver Dichte und daraus resultierender Wärmeakkumulation sowie Oberflächenbeeinträchtigungen durch Stairstepping zu erkennen und zu eliminieren.

Auch beim automatisierten Nesting werden wesentliche Merkmale wie die Bauteilausrichtung beibehalten und auf die Kopien übertragen.

Auch beim automatisierten Nesting werden wesentliche Merkmale wie die Bauteilausrichtung beibehalten und auf die Kopien übertragen.

Patrick Weirather
Entwicklungsleiter AM der Weirather Maschinenbau und Zerspanungstechnik GmbH

„Die Datenaufbereitung für den Baujob und die Steuerung der Maschine in einer durchgängigen Lösung direkt aus nativen CAD-Daten heraus ist der Idealzustand, um hochqualitative Teile zu bekommen.“

Texturieren leicht gemacht

Zusätzlich zu der Bestrebung eine Standardlösung für die SLS-Datenaufbereitung zu schaffen, wird die Lösung zusätzliche Features bieten. „Wir haben die Wünsche, die aus der Industrie an uns herangetragen wurden, mit in unsere Roadmap einbezogen. So ist es möglich, Texturen auf der Oberfläche der AM-Teile anzubringen. So lässt sich die Oberfläche des Teils bereits im Fertigungsprozess an den gewünschten Look anpassen. Außerdem können Lattice-Strukturen einfach integriert werden und auch beim Aushöhlen von Geometrien im Hinblick auf Leichtbau und Optimierung wird der Anwender effektiv unterstützt. Das alles ist in der Bedienung extrem einfach und schnell“, geht Brüning weiter ins Detail.

Nesting und Parameteroptimierung sind speziell in der Serienfertigung von Kunststoffteilen ein wichtiger Bestandteil der Jobvorbereitung.

Nesting und Parameteroptimierung sind speziell in der Serienfertigung von Kunststoffteilen ein wichtiger Bestandteil der Jobvorbereitung.

4D_Additive ermöglicht einen vollautomatischen Nestingprozess als Webservice.

4D_Additive ermöglicht einen vollautomatischen Nestingprozess als Webservice.

Praxisorientierung im Vordergrund

„In der Zusammenarbeit mit CoreTechnologie haben wir schnell gespürt, dass wir es mit einem Partner zu tun haben, der den Markt und die Bedürfnisse der Kunden versteht und vor allem auch unsere Herangehensweise als Maschinenbauer aus der Praxis kennt. Das hilft in der Kommunikation und stellt sicher, dass man in der Entwicklung die gleiche Sprache spricht“, bestätigt Günter Weirather.

Um die Entwicklung zu beschleunigen und auch die Ergebnisse direkt beurteilen zu können, hat CoreTechnologie in ein WLS 3232-System investiert. „Der solide Maschinenbau in der Anlage hat uns einfach überzeugt. Man sieht, dass man es mit erfahrenen Maschinenbauern zu tun hat, die einfach wissen worauf es ankommt, wenn man ein zuverlässiges und genaues System haben möchte. Darum ist es für uns nur logisch, dass wir eine Weirather-Maschine bei uns im Hause haben, damit wir sämtliche Entwicklungsschritte direkt erproben können und Ergebnisse unmittelbar in die Entwicklung zurückfließen. Wir versprechen uns davon einen zusätzlichen Vorsprung bei der Bereitstellung einer SLS-Prozessaufbereitung direkt aus nativen Daten heraus. Die Partnerschaft mit Weirather ist für uns also die ideale Situation“, fasst Brüning zusammen und Günter Weirather bestätigt: „Die Zusammenarbeit mit CoreTechnologie wird uns sicher einen gewaltigen Schritt nach vorn bringen und für unsere neue Maschinengeneration, die ja noch mehr Bedienerkomfort hinsichtlich Rüsten und Baujobhandling bringen wird, einen Meilenstein hinsichtlich Prozessdurchgängigkeit und Industrietauglichkeit bedeuten.“

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