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Neuartige Druckkopftechnologie erhöht Prozessstabilität

: Hage


In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche 3D-Drucker im Schmelzschichtverfahren auf den Markt gebracht. Spricht man nun mit Insidern und Verfahrensexperten, so wurden bereits in den letzten zwei Jahren erhebliche Verbesserungen hinsichtlich der Reproduzierbarkeit und Prozesszuverlässigkeit erzielt – beispielsweise bei Hage3D.

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Der neue HFFS (High Friction Feeding System) Druckkopf bietet verschiedene neue Funktionalitäten und Verbesserungen, die sich produktivitätssteigernd auswirken und die Hage3D Maschinen noch prozesssicherer machen.

Der neue HFFS (High Friction Feeding System) Druckkopf bietet verschiedene neue...

Der österreichische Hersteller Hage3D hat sich in den letzten Jahren intensiv mit der Entwicklung von Großraumdruckern beschäftigt. Mit den Modellen 175X/C und 84L wurden kürzlich zwei weitere Geräte vorgestellt. Ein Schwerpunkt bei Hage3D liegt auf der systematischen Verbesserung der Prozesszuverlässigkeit. Einen entscheidenden Faktor dafür stellt die Bauraumtemperierung als auch der neue HFFS Druckkopf dar.

Bereits in der Vergangenheit setzte Hage3D bei sämtlichen Geräten auf die Verwendung einer eigenen Industriesteuerung. Die Achsmotoren werden dabei im Closed Loop Verfahren betrieben, was eine permanente Positionsrückmeldung zur Folge hat und Schrittverluste vermeidet. Die intuitive Bedienung der Steuerung mittels 7“ Touch Panel bietet zusätzliche Vorteile in der Handhabung. Durch die ständige Weiterentwicklung und Verfügbarkeit neuer Materialien am Markt zeichnet sich eine weitere Entwicklung ab. Neben den steigenden Anwendungsgebieten der Additiven Fertigung können Kundenwünsche fortan einfacher realisiert werden.

Verbesserte Prozesszuverlässigkeit

Obwohl die Materialentwicklungen der letzten Jahre große Fortschritte gebracht haben, zeigt sich bei großen Bauteilen als auch bei verschiedenen industriellen Werkstoffen die Notwendigkeit einer Bauraumtemperierung. Diese sorgt für eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Bauteil und verhindert Eigenspannungen während des Fertigungsprozesses. Die optionale Bauraumtemperatur der neuen Hage3D Modelle von bis zu 85° C verbessert zudem die Haftung am Druckbett,
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Modell 84L – der industrielle Universaldrucker mit neuartiger Druckkopftechnologie.

Modell 84L – der industrielle Universaldrucker mit neuartiger Druckkopftechnologie....

das nunmehr bis 140° C beheizbar ist. Letzteres ist u. a. bei metallisch gefüllten Filamenten wie Ultrafuse von BASF vorteilhaft.

Neuer HFFS Druckkopf

Der neue HFFS (High Friction Feeding System) Druckkopf bietet verschiedene neue Funktionalitäten und Verbesserungen. Der gesamte Druckkopf wird durch eine thermische Entkopplung vom beheizten Bauraum getrennt. Zusätzlich garantiert eine Flüssigkeitskühlung der Druckkopfkomponenten einen konstanten Temperaturverlauf im Druckkopf – somit ist die Prozesssicherheit auch bei beheiztem Bauraum gegeben. Für derzeit eingesetzte Schrittmotoren empfiehlt sich eine Verwendung unter 55° C, da andernfalls die Lebensdauer der Motoren sowie deren Präzision erheblich sinken. Außerdem wird der Filamenteinzugsbereich und somit das Filament gekühlt, was die Prozesssicherheit zusätzlich verstärkt und für gleichmäßige Druckergebnisse sorgt.

Eine weitere Besonderheit des neuen Druckkopfs ist der Filamentvorschub. Konventionell erfolgt dieser über gerändelte Extruderräder. Im Vergleich dazu arbeitet Hage3D beim neuen HFFS Druckkopf mit einem beidseitigen Riemenantrieb. Durch die Anwendung von Spezialriemen bietet das System eine große Auflagefläche von rund 35 mm für das Filament, wodurch die Einzugsreibung erhöht wird. Der große Vorteil des Systems besteht in der Möglichkeit, Materialien mit spezieller Beschaffenheit wie z. B. spröde Materialien oder flexible Filamente kontrollierter und bedeutend schneller zu drucken. In Kombination mit der Düse und einem gleichmäßigen Temperatureintrag im Heizblock sind bei gängigen Materialien Druckgeschwindigkeiten von 150 mm/s realisierbar.
Dabei können Düsentemperaturen bis zu 450° C erreicht werden.

Einer der Vorteile bei der Verwendung eines Dual Druckes ist die Möglichkeit, die inaktive Druckdüse um einige Millimeter freizustellen. Dies führt zu einem stabilen Druckprozess und einfacher Handhabung durch die softwaretechnische Optimierung der Düsenoffsets. Eine weitere Ergänzung zum neuen Druckkopf ist die automatische Kalibrierung des Drucktisches mittels Präzisionstasters, der die automatische Einstellung des gesamten Drucktisches ermöglicht.

Sicherer 24/7 Betrieb

Um den 24/7 Betrieb der Maschinen zu garantieren, wurde ein entsprechendes Sicherheitssystem ausgearbeitet, das eine ständige Plausibilitätskontrolle der Bauraumtemperierung und der Düsenheizung durchführt. Die entsprechenden Sensoren kontrollieren das System und ermöglichen den Systemhalt bei Störungen.

Weitere Methoden zur Prozessüberwachung sind u. a. die integrierte Filamenteinzugsüberwachung, die sowohl die verarbeitete Filamentmenge überwacht als auch die Filamentleerstandskontrolle durchführt und den Drucker automatisch in einen prozesssicheren Pausenmodus bewegt. Währenddessen bleiben das Druckbett und der Bauraum der Maschine permanent auf Temperatur, um den Druck nach Fehlerbehebung fortzusetzen. Eine Zusatzfunktion erlaubt die automatische E-Mail-Benachrichtigung an den Anwender bei etwaigen Störungen.

Der neue HFFS (High Friction Feeding System) Druckkopf bietet verschiedene neue Funktionalitäten und Verbesserungen, die sich produktivitätssteigernd auswirken und die Hage3D Maschinen noch prozesssicherer machen.
Modell 84L – der industrielle Universaldrucker mit neuartiger Druckkopftechnologie.
Modell 175C – der industrielle Großraumdrucker mit neuartiger Druckkopftechnologie.
Einfluss der Bauraumtemperatur bei identen Drucksettings bei Polypropylen
Prinzipdarstellung des Hage3D eigenen HFFS-Systems.


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Maschinen und Lösungen

Im Gespräch

/xtredimg/2017/Additive%20Fertigung/Ausgabe210/12731/web/CPD_57963_02.jpgAdditver Flugzeugbau
Vor Übernahme seiner heutigen Position war Gerd Weber seit Mai 2013 Leiter der Zentralen Produktionsplanung und -steuerung. Er kam 2011 zu Premium Aerotec, zunächst als Leiter der Zentralen Dienste und des Produktionsmanagements am Standort Nordenham. Im März 2003 startete er seine Laufbahn bei Airbus, zunächst im Kabinenausstattungswerk in Laupheim, ab 2006 übernahm er die Entwicklungsleitung für die Long-Range-Systemintegration in Hamburg. Im Jahr 2007 wurde er mit dem Aufbau und der Leitung des A380-Manufacturing Engineering in Toulouse betraut. Mit diesen Erfahrungen übernahm er 2010 die transnationale Leitung der A350-Industrialisierung für Rumpf und Kabine und war für den Aufbau des harmonisierten Produktionssystems der Airbus-Werke verantwortlich. Das Interview führte Georg Schöpf / x-technik
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