Metall frisch gedruckt

Der 3-D-Metalldruck ist in der Serienproduktion angekommen. Ein französischer Spezialist für diese additive Fertigung produziert Hochleistungsmaschinen. Mithilfe des Stromüberwachungssystems LOCC-Box setzt man das Ganze unter Strom und macht die Maschinen fit für den Weltmarkt.
Blickt man durch das Sichtfenster ins Innere der leise surrenden Maschine, sieht man kleine Laserblitze auf einem Belag aus feinstem Metallpulver flackern. Exakt an den vom CAD-Plan vorgegebenen Stellen im Pulverbett verschmilzt der Laserstrahl in seinem Spot die Metallpartikel. Dann senkt sich die Arbeitsfläche um den Betrag einer Schichtdicke ab, eine Rakel streift das Pulverbett wieder glatt. Und schon wird im geradezu magischen Prozessleuchten eine weitere Schicht vom Laser in das Pulver geschrieben. Der Zyklus wiederholt sich, bis Schicht für Schicht ein komplettes Bauteil entstanden ist. Das kann ein filigranes Federelement sein oder ein massives Teil wie eine Turbinenschaufel, ein Wärmetauscher oder ein hochfestes Flugzeugbauteil. Nach der Reinigung von überschüssigem Pulver wird das gedruckte Teil nach Bedarf bearbeitet oder sofort verwendet.

Das Besondere an dieser Form des 3-D-Metalldrucks, im Fachjargon auch selektives Laserschmelzen genannt: Die Bauteile werden in Serie gefertigt, typische Schichtstärken liegen zwischen 15 und 500 µm. Verwendung finden sie beispielsweise in Industrien der Luft-und Raumfahrt, Automotive, Medizintechnik oder in optischen und optoelektronischen Produkten. Verwandte Verfahren sind das Lasersintern und das Elektronenstrahlschmelzen. Gemeinsam ist allen dreien, dass jetzt komplexe Geometrien realisierbar sind, von denen Konstrukteure bisher nur träumen konnten: etwa Hinterschneidungen, integrierte Temperierkanäle und Luftinjektoren oder offen-poröse Leichtbaustrukturen.

Bis vor wenigen Jahren war die Domäne des 3-D-Drucks der Prototypenbau, vorwiegend in Kunststoff. Schrittweise ist daraus das Additive Manufacturing entstanden, also die Serienherstellung, und nun auch in Metall. Immer mehr druckbare Metalle und Legierungen in Form feinsten Pulvers eröffnen neue Einsatzmöglichkeiten, darunter Edelstähle, Titan, Aluminium, Nickel und viele mehr.

Einer der Innovationsführer auf dem Gebiet des 3-D-Metalldrucks ist das französische Unternehmen Fives Machining in St. Céré. Der Standort liegt im Herzen des „Mecanic Valley“ im Südwesten Frankreichs, wo besonders viele Automotive- und Luftfahrtunternehmen florieren. Das Portfolio von Fives Machining umfasst Werkzeugmaschinen unter anderem für das Hochleistungs-Laserschweißen oder eben den 3-D-Metalldruck. Das Unternehmen ist Teil der internationalen Fives-Gruppe mit mehr als 100 Standorten in fast 30 Ländern. Die rund 8.700 Mitarbeiter entwickeln und produzieren Maschinen, Prozessanlagen und Produktionslinien für die weltweit größten Akteure verschiedenster Industrien.

Für den Markt des 3-D-Metalldrucks fertigt Fives Machining mehrere Maschinen parallel. Ohne eine hoch effektive Organisation und Produktion geht da nichts. Partner wie LÜTZE, mit seinen Lösungen aus dem Bereich Energiemanagement, sind sehr eng in die Fertigung eingebunden. Für den Sektor Stromversorgung und -überwachung wird dabei pro Maschine ein komplettes Material-Kit zugeliefert. Dieses besteht jeweils aus drei Schaltnetzteilen der LÜTZE Compact-Serie, zehn Einheiten des Stromüberwachungsystems LOCC-Box sowie weiteren Netzteilen und Zubehör wie speziell abgelängte Kupferschienen und Brückungskämme. Konfektioniert werden die Kits von LÜTZE Frankreich nahe Paris. Nach der Devise "Efficiency in Automation“ hat man sich dort als erfahrener Industriepartner administrativ und logistisch ganz in die Anforderungen von Fives Machining hineingedacht und arbeitet sehr effizient Hand in Hand.

Die elektronische Überlast- und Kurzschluss-Überwachung LOCC-Box erfüllt die Forderung nach selektiver Abschaltung bei hoher Leitungsdämpfung und ermöglicht eine Einbindung in die vorhandene Kommunikationsebene.

Für sicheren Leitungsschutz erfolgt die Schaltung kapazitiver Lasten stets optimal. Das System speichert Fehler und verhindert dadurch das erneute Auftreten der Störung beim nächsten Einschalten. Die Fehlerdiagnose erfolgt bei der LOCC-Box von LÜTZE per Hardware oder über Gateway zu verschiedenen Feldbussystemen.

Die LOCC-Box ist verfügbar als 1- und 2-kanalige Version auf 8,1 mm Baubreite und verfügt über bis zu 50 Einstellvarianten in einem Modul. Der Anschluss erfolgt über Brücken statt Verdrahten. Die LOCC-Box zeichnet sich zudem durch einen besonders kompakten Systemaufbau auch mit unterschiedlichen Varianten aus.

Um weltweit liefern zu können, entwickelt Fives seine 3-D-Metalldrucker permanent weiter. Dank aller nötigen Zulassungen der LÜTZE Stromversorgungs- und überwachungslösungen sind diese mittlerweile auch in den USA lieferbar.

Dasselbe gilt für das energieeffiziente und platzsparende LÜTZE Verdrahtungssystem. Tatsächlich wird man in den Schaltschränken der neuesten Metalldrucker-Generation das Schwing- und Schock geprüfte und UL zertifizierte AirSTREAM Verdrahtungssystem nutzen und so eine besonders platzsparende und energieeffiziente Schaltschrankverdrahtung inklusive homogenem Schaltschrankklima realisieren. Wenn LÜTZE Effizienz in der Automatisierung verspricht, nehmen branchenführende Unternehmen der Industrie 4.0 wie Fives Machining dieses Angebot sehr gerne an.