3D-DRUCKKOPF MIT STÄHLERNEN SPINNENBEINEN

Text: Thomas Masuch; Fotos: Metrom— 09.09.2019

Metrom im sächsischen Hartmannsdorf kombiniert seine außergewöhnlichen Werkzeugmaschinen mit 3D-Druck-Technologie, unter anderem vom Fraunhofer IWU. Damit sollen neue additive Anwendungen geschaffen werden.

In der Werkshalle des Unternehmens Metrom im sächsischen Hartmannsdorf treibt der berühmte sächsische Erfindergeist genauso innovative wie außergewöhnliche Blüten: Wie aus einer halbkugelförmigen Haube einer kleinen Radarstation ragen stählerne Spinnenbeine, bewegen sich in einem mysteriösen Rhythmus auf und ab und schwenken dabei immer wieder um ihren Mittelpunkt. Durch ein kleines Fenster der Halbkugel sieht man, wie im Inneren der geheimnisvollen Anlage die »Spinnenbeine« eine Antriebsspindel und einen Fräser bewegen, der ein mehr als ein Meter großes Metallbauteil präzise in Form bringt.

Die außergewöhnliche Werkzeugmaschine basiert auf der sogenannten Pentapod-Technologie, die von Metrom-Gründer Dr. Michael Schwaar vor rund 20 Jahren entwickelt wurde. Im Wesentlichen wird dabei eine Spindel von fünf Kugelgewindetrieben, die in verschiedene Richtungen beweglich sind, in Position gebracht. Als wäre dies nicht schon außergewöhnlich genug, hat Metrom die Pentapod-Technologie nun auch mit verschiedenen additiven Fertigungsverfahren kombiniert.

»Wir wollten uns nicht nur auf den normalen Markt für Bearbeitungszentren beschränken und haben uns gefragt, wie wir das vielseitige Potenzial unserer Maschine noch weiter nutzen können«, so Susanne Witt, Tochter von Dr. Schwaar und heutige Geschäftsführerin von Metrom. »Schließlich können wir nicht nur eine Spindel, sondern auch andere Dinge bewegen.« Zusammen mit ihrem Ehemann Marcus Witt, der als Chief Technical Officer auch den technischen Vertrieb verantwortet, suchte die 39-jährige Wirtschaftsingenieurin nach passenden Partnern und fand diese u. a. mit Gefertec in Berlin und dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU im nur 10 Kilometer entfernten Chemnitz.

 

 

»Letztendlich sagt der Kunde, wo die Reise hingeht«

Dank dieser erfolgreichen Kooperationsprojekte kann das 15 Mitarbeiter zählende Unternehmen nun Maschinen anbieten, die dank austauschbarer Module sowohl Kunststoff als auch Metall 3D-drucken (durch Auftragsschweißen) und damit Baugrößen von bis zu 2 m³ erreichen – unter bestimmten Umständen seien bis zu 6 m³ möglich. Mit einem »Werkzeugwechsel« ist auch noch die Zwischen- und Nachbearbeitung mittels Fräsen und Bohren in der gleichen Aufspannung möglich. »Wir kombinieren additiv und subtraktiv und schaffen so für zahlreiche Anwendungsfelder neue Möglichkeiten«, erklärt Marcus Witt. Als Besonderheit ist die flexible 5-Achs-Hybridwerkzeugmaschine auch mobil einsetzbar und kann zum Beispiel Kraftwerksturbinen an Ort und Stelle reparieren.

WELTREKORD-VERSUCH AUF DER FORMNEXT

Der Druckkopf für die additive Kunststofffertigung wurde vom Fraunhofer IWU in Chemnitz entwickelt. Die rund 40 Kilogramm schwere Extrusionseinheit, die nach dem neu entwickelten SEAM-Verfahren (Screw Extrusion Additive Manufacturing) arbeitet, kann herkömmliches Standard-Granulat verwenden und so im Vergleich zu herkömmlichen FDM- und FLM- Verfahren bei deutlich geringeren »

Material kosten produzieren, wie Christopher John, der am Fraunhofer IWU das Projekt betreut, erklärt. Außerdem sorgt die patentierte Bypass-Düse dafür, dass der Volumenstrom von 0 bis 100 Prozent variabel ist. Das heißt: Der Druckvorgang kann stoppen und nach einem Positionssprung an einer anderen Stelle fortgesetzt werden. Gleichzeitig sind dünne Wandstärken möglich. In Kombination mit der Pentapod-Maschine von Metrom entsteht ein weiterer Vorteil: »Runde und eckige Wandformen oder stabilisierende Zwischenwände entstehen im Endlos-Auftrag und damit in sehr kurzer Zeit«, so John. Die Anwendungen seien dabei sehr vielseitig und reichen zum Beispiel von der Aufspannvorrichtung für CFK-Bauteile bis zum Einsatz in der Automobilproduktion. Das Ganze ist laut John mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit verbunden. So wollen Metrom und das Fraunhofer IWU auf der Formnext 2019 (auf dem Gemeinschaftsstand der IHK Chemnitz) nicht nur die neue Technologie präsentieren; John kündigt auch schon an, »mit einer Druckgeschwindigkeit von 1,2 Metern pro Sekunde einen neuen Weltrekord« aufstellen zu wollen, was aktuelle Verfahren um den Faktor 4 und mehr übertreffen würde. Im industriellen Einsatz würden sich damit zahlreiche neue Anwendungen wirtschaftlicher darstellen lassen.

»GEÄNDERTE VORSTELLUNGSKRAFT«

Dass bei der Weiterentwicklung der Metrom-Maschinen nun vor allem additive Technologien zum Zuge gekommen sind, begründet Susanne Witt auch mit einer »geänderten Vorstellungskraft« der Kunden. »Früher haben wir in Bezug auf 3D-Druck viel erklären und überzeugen müssen. Heute kommen die Unternehmen von sich aus und fragen danach.« Insofern haben die innovative Neuausrichtung ihres Unternehmens und die gestiegene Akzeptanz der additiven Fertigung sehr gut zusammengepasst. Insgesamt können sich in den nächsten Jahren noch weitere Anwendungsfelder ergeben, an die man bei Metrom und am Fraunhofer IWU heute noch gar nicht denkt. »Für uns als Sondermaschinenbauer sind die Entwicklungen immer kundengetrieben«, sagt Susanne Witt. »Letztendlich sagt der Kunde, wo die Reise hingeht«, ergänzt Christopher John.

Gemeinschaftsstand der Industrie- und Handelskammer Chemnitz auf der Formnext 2019

Halle 12.0, Stand C.40

 

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