3D-Drucker optimieren für die Verbundstoffproduktion

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Compositex, Hersteller von Verbundwerkstoffkomponenten, bietet maßgeschneiderte Lösungen für die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie den Motorsport. Um den sich verändernden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden, hat das Unternehmen seine Fertigungsanlagen dank additiver Fertigung optimiert. So werden jetzt mit FDM-3D-Druckern komplexe Bauteile aus Hochleistungsmaterial hergestellt. Von Michael Hölz

3D-Drucker optimieren: Das 1986 in Vicenza, Italien, gegründete Unternehmen Compositex ist auf die Entwicklung und Fertigung von Verbundwerkstoffkomponenten spezialisiert. Als Zulieferer für die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie den Motorsport hat sich das Unternehmen einen guten Ruf für seine Fähigkeit erworben, maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln. Dank seiner 30-jährigen Erfahrung und der firmeninternen Spitzentechnologien bietet Compositex den Kunden Full-Service in den Bereichen Design und Fertigung. Das Angebot umfasst alle notwendigen Bereiche – von den Projektentwürfen bis hin zur Fertigung von Modellen und Gussformen.

Hoher Anspruch der Kunden an die Fertigung heißt für Compositex 3D-Drucker optimieren

„Stetige Innovation und ein individuell gestalteter Ansatz in unserem Serviceangebot spielten in der Vision und Strategie unseres Unternehmens von jeher eine zentrale Rolle“, erklärt Gabriele Fanton, Business Unit Manager bei Compositex. „Unsere Kunden wenden sich an uns mit unterschiedlichen, anspruchsvollen Anforderungen an die Fertigung. Deshalb ist es wichtig, dass wir die fortschrittlichsten Technologien einsetzen, um alle Anforderungen effektiv erfüllen zu können.“

Um den ständig sich verändernden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden und den Wettbewerbsvorteil zu erhalten, hat Compositex erhebliche Ressourcen in die Verbesserung seiner Fertigungsanlagen und die Unterstützung von F+E investiert. Dadurch konnte sich das Unternehmen als internationaler Marktführer in der Prepreg-Technologie für die Verbundwerkstoffproduktion etabliert. Um jedoch die Erwartungen der Kunden auf kostengünstigere und zeitsparendere Lösungen zu erfüllen, hat sich Compositex zur Unterstützung der Fertigungskapazitäten der additiven Fertigung zugewandt.

Verbundstoffherstellung neu erfunden mit additiver Fertigung

Nachdem Compositex eine Reihe von 3D-Drucktechnologien ausprobiert hat, wandte sich das Unternehmen an den lokalen Stratasys- Vertriebspartner Technimold, um den FDM-3D-Drucker Fortus 450mc für industrielle Anwendungen zu erwerben und damit komplexe Bauteile aus Hochleistungsmaterial herzustellen. Die Fähigkeiten des Druckers beeindruckten die Verantwortlichen sofort, insbesondere im Bereich des Verbundstoffwerkzeugbaus.

Das Unternehmen fertigt nun eine Reihe von Verbundstoffwerkzeugen per 3D-Druck, wie Lay-Ups, Einsätze und Dorne, die für die traditionelle Prepreg-Fertigung von wesentlicher Bedeutung sind. Durch die firmeninterne Herstellung dieser Werkzeuge kann Compositex ein kostspieliges Outsourcing vermeiden, 3D-Drucker optimieren und gleichzeitig die Produktionsvorlaufzeiten erheblich reduzieren. Noch wichtiger ist jedochdass Compositex seit dem Einsatz der FDM-Technologie im Verbundstoffwerkzeugbau qualitativ hochwertigere Ergebnisse erzielt.

„Wir produzieren derzeit 3D-gedruckte, wasserlösliche Dorne aus dem Material ST-130 und die Ergebnisse sind hervorragend. Um beispielsweise einen Drohnenkanal für einen unserer Stammkunden herzustellen, konnten wir die Produktion mit nur einem einzigen wasserlöslichen 3D-Druckdorn abschließen“, berichtet Fanton und verdeutlich den Zusammenhang: „Mit herkömmlichen Verbundstoffwerkzeugbau wären eine Fertigung von vier Negativgussformen und zusätzliches Fräsen sowie Nachbearbeiten erforderlich gewesen. Wir haben nicht nur die Produktionszeit halbiert und rund 20 Prozent der Kosten eingespart, sondern konnten auch die Erwartungen unserer Kunden in Bezug auf Oberflächenbehandlung der Innenseite der Leitung vollständig erfüllen.“

3D-Drucker optimieren für ästhetische Komponenten und Strukturbauteile

Compositex verwendet die Fortus 450mc auch für den 3D-Druck kundenspezifischer Bauteile. Dazu gehören ästhetische Komponenten und Strukturbauteile, deren Herstellung mit herkömmlichen Methoden einfach zu komplex oder zu kostenintensiv wäre, wie die Außengehäuse von ferngesteuerten Flugzeugen und Drohnen, Luftkanäle von Kraftfahrzeugen und Handgriffe für Motorräder. Der Einsatz der Fortus 450mc sowie deren Hochleistungsmaterialien, beispielsweise Ultem 9085 Resin und FDM Nylon 12CF, war für den Hersteller entscheidend bei der Erweiterung seiner Dienstleistungen, um die Bedürfnisse der verschiedenen Kunden zu erfüllen.

„Die additive Fertigung von Stratasys FDM stellt sicher, dass wir bestimmte Endbauteile schnell und kostengünstig herstellen können. Dadurch können wir effizienter auf Bauteilanfragen von Kunden reagieren, die wir vorher nicht bedienen konnten“, erklärt Fanton. „Wir wurden darum gebeten, die Leitung einer Klimaanlage für einen Oldtimer zu fertigen, das nicht mehr hergestellt wird. Wir haben den ursprünglichen Kanal nachbearbeitet und dann das Bauteil aus kohlefaserverstärktem FDM Nylon 12CF für die strukturellen Komponenten und ASA-Material für die nicht strukturellen Elemente in 3D gedruckt. Das Ergebnis war hervorragend und hat unsere ursprüngliche Erwartung – und die des Kunden – bei weitem übertroffen. Die Herstellung dieses nicht mehr erhältlichen Bauteils wäre mit herkömmlichen Fertigungsmethoden unmöglich gewesen“.

Die Fortus 450mc von Compositex läuft an sieben Tagen in der Woche rund um die Uhr und die Verantwortlichen der Abteilung für 3D-Druck testen eifrig immer neue Anwendungsgebiete in der Produktion. Das Team verwendet außerdem die Software GrabCAD Print, um den Arbeitsablauf in Entwurf und Entwicklung zu optimieren.

Schicht für Schicht den Erfolg aufbauen

„Die Fortus 450mc hat unseren unternehmerischen Ansatz revolutioniert, und wir arbeiten mit all unseren Kräften daran, die Grenzen der Verbundstoffproduktion mit dieser Technologie zu sprengen“, ist Fanton überzeugt. „Wir haben tatsächlich den Eindruck, dass wir auf der Suche nach Fertigungslösungen für unsere Kunden nur unserer Kreativität unterliegen. Im Gegensatz zu anderen 3D-Druckern, die wir ausprobiert haben, eignet sich die Fortus 450mc selbst für anspruchsvollste Fertigungsanwendungen, während ihre Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit sich für gelegentliche Versuche und Tests mit noch unerforschten Lösungen anbietet“, so Fanton.

Bei der Entscheidung für den 3D-Druck gibt es für Fanton keinen Weg zurück: „Dank der engen Zusammenarbeit mit Technimold konnten wir den Einsatz der Technologie vollständig optimieren. Der Gewinn dieser Kenntnisse und die Unterstützung vor Ort waren bei der Identifizierung neuer Anwendungsbereiche, die durch additive Fertigung verbessert werden können, von wesentlicher Bedeutung. Wir sehen diese Technologie wirklich als einen wesentlichen Bestandteil unserer künftigen Produktion und als eine wichtige Antriebskraft für uns, um neue Geschäftsmöglichkeiten anzuziehen.“

Michael Hölz ist General Manager DACH der Stratasys GmbH.

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