Zerspanungstechnik versus Additive Fertigung (3D Druck)

 

Die additive Fertigung, umgangssprachlich 3D Druck, ist in aller Munde.

Welche Veränderungen kommen dadurch auf den Bereich der Zerspanungstechnik zu ?

Ist der 3D Druck eine Bedrohung – oder gar eine Chance für die Zerspanung durch neue Anwendungsfelder ?

Welche Folgen ergeben sich in der klassischen Zerspanungstechnik für Drehteile und Frästeile ?

Diese und weitere Fragen sollen im Folgenden beleuchtet werden.

 

VDW-Studie »Additive Manufacturing«

Chancen und Risiken aus dem Blickwinkel der deutschen Werkzeugmaschinenindustrie
METAV, 23.02.2016

„(…)Additive Manufacturing ist weniger Substitutionstechnologie, sondern vor allem Komplementärtechnologie. (…)“

  • „(…) Keine radikalen Veränderung der Werkzeugmaschinenbranche in den nächsten 5-7 Jahren durch AM
  • AM als weitere Fertigungstechnologie in der bestehenden Wertschöpfungskette der Metallbearbeitung
  • Beobachtung der Entwicklungen des hochdynamischen AM-Markts und Aneignen von AM Wissen für die WZM-Industrie erforderlich
  • Potentielle Skaleneffekte, die heute (unter seriösen Bedingungen) noch nicht abschätzbar sind

Additive Manufacturing – Mehr Chancen als Gefahren.“

Quelle: http://www.pius-info.de/files/Studien_Projekte/InterD_12882prae_kex_2016-02-23.pdf


Ein Fall für Profis

Der Beruf des Metallzerspaners wird von additiven Technologien nicht verdrängt, er wird sich aber verändern: Schließlich sind jetzt ein paar interessante neue Tools im Werkzeugkasten, die richtig und vor allem auch effizient eingesetzt werden wollen. Sie erfordern, dass man sich intensiv mit ihnen beschäftigt, dass man ihre Eigenheiten, ihre Stärken und Schwächen exakt kennt und sie auch entsprechend behandelt. Denn emotionsfrei betrachtet sind additive Verfahren letztlich auch nur Bausteine in einer Prozesskette – so, wie es Drehen, Fräsen oder Erodieren auch sind. Und sie eröffnen gerade den gut ausgebildeten Fachkräften hierzulande neue Chancen. Wenn sie bereit sind, sich auf die neuen Technologien und ihre Möglichkeiten einzulassen.
Richard Pergler

Quelle: https://www.werkzeug-formenbau.de/trendreport/das-ende-der-zerspanung-115.html


Hybridmaschinen auf dem Vormarsch – Additive Fertigungsverfahren in den Zerspanprozess integrieren

„(…) Die Devise lautet nicht mehr nur Drucken statt Spanen, sondern zunehmend Drucken und Spanen. Hybridmaschinen sind auf dem Vormarsch. Sie erweitern bewährte Zerspanungstechniken um die vielfältigen Möglichkeiten der additiven Fertigung in einem Arbeitsraum.“

Quelle: http://www.scope-online.de/produktionstechnik-werkzeugmaschinen/additive-fertigungsverfahren-in-den-zerspanprozess-integrieren.htm


Kombination von 3D-Druck und Zerspanung senkt Kosten

„(…) den 3D-Druck mit etablierten Verfahren zusammenbringen“

Quelle: http://www.maschinenmarkt.vogel.de/kombination-von-3d-druck-und-zerspanung-senkt-kosten-a-583452/


5 Achsen 3D Drucker und CNC Maschine von Japanischen Forschern entwickelt

Japanischen Forscher haben erstmals eine Kombination aus CNC Fräsmaschine und 3D Druckervorgestellt, diese Kombination soll ganz neue Fertigungsmöglichkeiten zulassen.

Quelle: https://3druck.com/drucker-und-produkte/5-achsen-3d-drucker-und-cnc-maschine-von-japanischen-forschern-entwickelt-3444623/


DMG Mori stellt Lasertec 65 3D zur Hybrid Fertigung vor

„Das Japanisch-Deutsche Unternehmen DMG Mori Seiki AG oder kurz DMG Mori, stellt eine neue Art der Hybridfertigung vor. Bei dem LASERTEC 65 3D werden generative und subtraktive Fertzigung vereint. Dabei wird eine 2000W Laser Diode verwendet um Metalpulver aufzuschmelzen. Wie beim Schweißen wird dabei ein Gas verwendet um das Pulver an die richtige Stelle zu leiten (…)“

Quelle: https://3druck.com/drucker-und-produkte/dmg-mori-stellt-lasertec-65-3d-zur-hybrid-fertigung-vor-2030926/


Kosten und Wirtschaftlichkeit von Additiver Fertigung, Literaturrecherche von 2014

„NIST Special Publication 1176 Costs and Cost Effectiveness of Additive Manufacturing A Literature Review and Discussion“

„(…) This report examines literature on the costs of additive manufacturing and seeks to identify those instances where additive manufacturing might be cost effective and also identify potential means for reducing costs when using this technology (…)“

Quelle: http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.1176.pdf


White Paper von Stratasys zu den Einflüssen des 3D Drucks auf die Veränderung in Fertigung

„HOW 3D PRINTING WILL CONTINUE TO TRANSFORM MANUFACTURING“

„We can quantify the impact of 3D printing in manufacturing by evaluating the past few decades and, through past advancements, determine how 3D printing will continue to transform, benefit and revolutionize current production business models.“

„Instead of designing for manufacturing, we can manufacture for design.“

„Additive manufacturing offers designers a chance to take big risks without big cost and time implications.“

Quelle: https://www.stratasysdirect.com/content/white_papers/str_7463_15_sdm_wp_transform_mfg.pdf


The Battle of Manufacturing: Additive vs. Subtractive

Artikel auf www.engineering.com vom 31.8.2016

„(…)One rule of thumb, though, is this: if the part can be CNC machined, then it is probably cheaper to CNC machine it—and in 90 percent of cases, this is true(…)“

Quelle: http://www.engineering.com/AdvancedManufacturing/ArticleID/13025/The-Battle-of-Manufacturing-Additive-vs-Subtractive.aspx


3D Printing vs. CNC machining

Studie mit 3 Fallbeispielen von http://www.3dhubs.com mit folgenden Schlussfolgerungen:

„AM is best suited for complex and intricate design, as well as the production of prototypes for fit and form. The range of materials parts can be produced with is more limited than CNC machining and often surface finish and dimensional accuracy is not as good as what can be achieved by a CNC machine. A number of 3D printing technologies offer batch manufacturing.

CNC machines are ideal for simple geometric designs made from traditional materials that require high precision and surface finish. The need for expert CAM design as parts become more complex can increase cost and lead time. CNC machines often require more human input than 3D printers with the quality and speed a part is produced at depending heavily on the operator.“

Frei übersetzt:

3D Druck eignet sich am besten für komplexe Bauteile und für Prototypen. Die Auswahl der Materialien für die zu produzierenden Teile ist eingeschränkter als bei der CNC Bearbeitung. Oft erreicht die Oberflächenqualität und die geometrische Genauigkeit nicht das gleiche Level wie bei der CNC Bearbeitung.

CNC Bearbeitung ist ideal für einfache geometrisches Design hergestellt aus den üblichen Materialien, welche hohe Präzision und Oberflächenqualität verlangen. Bei komplexeren Teilen erhöht der nötige CAM Einsatz die Kosten und Bearbeitungszeit. CNC Maschinen benötigen oft mehr menschliche Interaktion als 3D Drucker, was bedeutet, dass insbesondere die Qualität und die Geschwindigkeit mit der Teile produziert werden stark vom Bediener abhängen.

Quelle: https://www.3dhubs.com/knowledge-base/3d-printing-vs-cnc-machining


Hybrid Additive and Subtractive Machine ToolsResearch and Industrial Developments

von Joseph M. Flynn, Alborz Shokrani, Stephen T. Newman and Vimal Dhokia, Department of Mechanical Engineering, University of Bath, Bath BA2 7AY, UK

„(…) By synergistically combining additive and subtractive processes within a single workstation, the relative merits
of each process may be harnessed. This facilitates the manufacture of internal, overhanging and high aspect
ratio features with desirable geometric accuracy and surface characteristics. The ability to work, measure and
then rework material enables the reincarnation and repair of damaged, high-value components. These
techniques present significant opportunities to improve material utilisation, part complexity and quality
management in functional parts.
The number of single platform workstations for hybrid additive and subtractive processes (WHASPs) is
increasing. Many of these integrate additive directed energy deposition (DED) with subtractive CNC machining
within a highly mobile multi-axis machine tool. Advanced numerical control (NC), and computer aided design
(CAD), manufacture (CAM) and inspection (CAI) software capabilities help to govern the process.
This research reviews and critically discusses salient published literature relating to the development of
Workstations for Hybrid Additive and Subtractive Processing (WHASPs), and identifies future avenues for
research and development. It reports on state-of-the-art WHASP systems, identifying key traits and research
gaps. Finally, a future vision for WHASPs and other hybrid machine tools is presented based upon emerging
trends and future opportunities within this research area (…)“

Quelle: http://opus.bath.ac.uk/48688/1/WHASP_FINAL_Corrections_Compressed.pdf


 

Japaner forcieren Hybridtechnik