Die Kombination zweier Fertigungstechnologien
Hybride Fertigung umfasst im Zusammenhang mit metallischem 3D-Druck die integrative Kombination von additiven und subtraktiven Fertigungsverfahren.
Die beiden Verfahren unterscheiden sich durch die Herangehensweise in der Teilefertigung. Während bei der subtraktiven Fertigung Material abgetragen und aufgrund der abgetragenen Späne auch „zerspanende Fertigung“ genannt wird, wird bei der additiven Fertigung das Werkstück Schicht für Schicht aufgebaut.
In der metallverarbeitenden Industrie sind im Bereich der konventionellen Fertigung vor allem die spanenden Verfahren wie Drehen, Bohren und Fräsen verbreitet. Für eine hohe Stückzahl fertigender Teile werden dabei moderne CNC-Bearbeitungszentren eingesetzt. Mehrachsige CNC-Werkzeugmaschinen sind mithilfe eines CAM-Systems in der Lage, das Werkstück selbstständig und automatisiert zu bearbeiten. Dabei werden alle Bearbeitungsschritte inklusive der erforderlichen Maschinenschritte wie Palettenwechsel, Teilehandling und Werkzeugwechsel programmiert und im Vorfeld simuliert, um effiziente Abläufe ohne Kollisionen zu ermöglichen.
Subtraktive Fertigungsverfahren besitzen gegenüber der additiven Fertigung Vorteile hinsichtlich der Oberflächenqualität, Formgenauigkeit und Prozesszeiten insbesondere bei großen Bauteilen, mit vergleichsweise einfachen Geometrien, und bei Serienproduktionen.
Die additive Fertigung erobert durch die Möglichkeiten des metallischen Drucks jedoch mehr und mehr die Fertigungsindustrie. Sie ist schnell und materialsparend und damit kostengünstiger als die subtraktive Fertigung. Zudem lassen sich komplexe Strukturen umsetzen (Designfreiheit) und individualisierte Bauteile bereits ab Losgröße 1 wirtschaftlich fertigen. Besonders im Rahmen des Rapid Prototyping ist die additive Technologie sehr beliebt.
Die Anwendungsgebiete der additiven Fertigung sind heute vielschichtig, ebenso wie die verschiedenen generativen Fertigungsverfahren. Darunter bspw. L-PBF und LMD. Im Pulverbettverfahren (L-PBF) werden per Laser Hochleistungsmetalle in Pulverform Schicht für Schicht aufgeschmolzen und in Form gebracht. Beim Laserauftragschweißen (LMD) hingegen wird mittels Pulverdüse und Laser das Material präzise auf das Werkstück aufgetragen.
Beide Fertigungstechnologien haben ihre Stärken und sind ihrem Gegenspieler je nach Seriengröße oder Stufe der Produktentwicklung überlegen. Die Frage ist daher nicht, ob die eine Technologie die andere ablöst, sondern wie sich beide jetzt und in der Zukunft ergänzen und im Rahmen der hybriden Fertigung gemeinsam neue Wege beschreiten. In verschiedenen Bereichen gibt es bereits hybride Fertigungssysteme, die in der Lage sind, additive und subtraktive Prozesse kombiniert durchzuführen, ohne dass ein weiteres Handling der Bauteile notwendig ist.
Für die Fertigung eines Werkstücks haben wir eine Kombination aus additiver und subtraktiver Fertigung genutzt. Das Ziel bei der Fertigung war es, die Vorteile beider Fertigungsverfahren zu vereinen.
Unsere hybride Fertigung umfasste die folgenden Prozessschritte:
