Reichenbacher Hamuel und die Hans Weber Maschinenfabrik entwickeln schon länger Anlagen mit dem Ziel, die hybriden Fertigungsoptionen komplett auszuschöpfen. Hier nun einer der Erfolge.

Reichenbacher Hamuel und die Hans Weber Maschinenfabrik entwickeln hybride Verfahren, um industrielle Bearbeitungsprozesse effizienter zu gestalten, damit auch große Stückzahlen zu wettbewerbsfähigen Kosten produziert werden können. Mit der Hybridx-Pro wurde eine neue Stufe erreicht. Denn im Vergleich zu Maschinen, bei denen Drucken und Fräsen im gleichen Bauraum stattfindet, arbeitet die neue Anlage mit zwei getrennten Bauräumen. Es gibt einen für den 3D-Druck und einen für das Fräsen. Die Anlage verfügt dazu über zwei Portale und zwei verfahrbare Tische. Auf einer Seite ist ein 3-Achs-Extruder mit einem maximalen Output von 35 Kilogramm Kunststoffschmelze pro Stunde platziert, und auf der anderen Portalseite ein 5-Achs-Frässystem mit einer Leistung bis zu 55 Kilowatt.

Der Anlass für diese Entwicklung war die Idee, eine produktive Kombination von Materialien und verschiedenen Prozessen der additiven Fertigung in einem einzigen Steuerungsprozess zu schaffen. Dr. Alexander Kawalla-Nam, Head of Additive Manufacturing Technology bei Reichenbacher, bezeichnet das als „agile Prozesstechnik“, weil die Bearbeitungsprozesse nicht mehr nacheinander, sondern tatsächlich gleichzeitig und unabhängig voneinander, stattfinden. Während sich ein Tisch im Druckbauraum befindet und druckt, erfolgt auf dem im Fräsbereich die spanende Endbearbeitung eines Werkstücks. Weil alle Vorgänge über eine Steuerung laufen und die Position des gedruckten Teils für den Fräsprozess übernommen wird, muss man die Bauteile mehr vermessen. Es gibt außerdem mehrere Ausbaustufen dieser Anlagen. So könnten auch zwei Extruder im Druckbauraum eingesetzt werden, um etwa mit zwei verschiedenen Materialien gleichzeitig zu drucken. Oder es wird mit zwei verschiedenen Düsendurchmessern gearbeitet, wobei massive Teile mit größerem Ausstoß geduckt werden können. Eher filigrane Teile aber mit geringerem Ausstoß.

Dasselbe gilt auch für den Fräsraum, wenn etwa zwei 5-Achs-Systeme installiert würden. Grundsätzlich wird im Druckbereich von oben in Z-Richtung gedruckt, danach verfährt der Tisch in den Fräsbereich, wo das Bauteil spanend bearbeitet wird. Die zwei fahrbaren Tische können dabei Bauteile mit einem Druck- und Fräsvolumen von 2.500 Millimeter × 2.000 Millimeter × 1.000 Millimeter aufnehmen und bewegen. Weil die Tische auch gekoppelt werden können, steht dem Anwender bei Bedarf ein Bauraum von 5.000 Millimeter × 2.000 Millimeter × 1.000 Millimeter zur Verfügung. Es können so also auch sehr große Bauteile gefertigt werden. Die Prozesszeiten sind allerdings unterschiedlich, denn gefräst wird rund zehnmal schneller als gedruckt. Je nach Bauteil kann der Druck durchaus zwei Stunden dauern, das sich anschließende Fräsen aber nur wenige Minuten. Der Anwender kann allerdings in den freien Zeiträumen im Fräsraum völlig flexibel agieren und beispielsweise andere Bauteile fräsen, bevor der zweite Tisch mit einem weiteren gedruckten Bauteil in den Fräsbereich einfährt. Damit können Stillstandzeiten auf ein Minimum reduziert werden.

Der Vorteil, große Bauteile zu drucken, kombiniert sich damit, dass nicht nur technische Thermoplaste sondern auch Hochleistungs-Kunststoffe aus dieser Polymergruppe verarbeitet werden können. Zu Letzteren zählt etwa PEEK (Polyetheretherketon), das viel höhere Einsatztemperaturen und mechanische Belastungen verträgt, womit es speziell für industrielle Anwender im Bereich Automotive oder Aerospace attraktiv ist. Diese Kunststoffe müssen aber auch bei erhöhten Temperaturen gedruckt werden. Das heißt, man braucht eine Bauraumheizung und entsprechende Extruder. Die maximale Temperatur liegt bei dieser Anlage bei 200 °C. Die während des Druckens maximal erreichte Temperatur um Bauraum misst 120 °C. Auch ist die Druckkammer mit einem Absaugsystem ausgestattet, um die teils gesundheitsschädlichen, weil lungengängigen, Dämpfe und Partikel zu beseitigen. Auch faserverstärkte Spezialkunststoffe wie PET-G (Polyethylenterephthalat-Glycol) mit Carbonfasern können verarbeitet werden – siehe Bildergalerie. Zum Einsatz kommen aber, wie schon angedeutet, auch bekannte technische Kunststoffe, wie Polypropylen (PP) und Polyamide (PA), die schon bei geringeren Temperaturen verarbeitet werden können.

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