AddUp

PBF

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Wie das Reverse-Engineering-Verfahren und der 3D-Metalldruck die Herstellung eines identischen und dauerhaften strategischen Teils für ein Schiff ermöglichen.

Da dieses Teil nicht mehr auf Lager war und auch nicht mehr von seinem Lieferanten hergestellt wurde, war alles, was übrig blieb, eine manuelle Zeichnung aus dem Jahr 1990. Mithilfe eines Reverse-Engineering-Prozesses mit dieser Zeichnung erstellten Experten von AddUp und der französischen Marine ein 3D-Modell des Teils aus einem Scan, welches dann zur Erstellung des Designs für die additive Fertigung verwendet wurde. Die digitale Datei wurde dann zur Produktion in einer FormUp® 350 Maschine mit PBF (Powder Bed Fusion) Technologie geschickt. Diese Produktionsphase wurde von der AddUp-Niederlassung in Salon de Provence, in der Nähe des Hafens von Toulon, wo die meisten Schiffe der Marine stationiert sind, gesteuert. Lesen Sie die Fallstudie über die Reproduktion eines 3D-Druckteils aus Metall.

CHALLENGE

Reproduzieren Sie ein identisches Teil, das nicht mehr auf Lager ist

SOLUTION

Reverse-Engineering des Teils (von einer manuellen Zeichnung zu einer digitalen CAD-Datei) und additive Fertigung mit der FormUp 350® Powder Bed Fusion Maschine von AddUp.

KEY BENEFITS
  • Toleranzen: +-0,4 mm, je nach Bedarf Ähnliche
  • Mechanische Eigenschaften, bessere Haltbarkeit
  • Gesamtgleichgewicht des gedruckten Teils bleibt erhalten
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Integrated Features
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Performance

Context

Zeichnung des Originalteils

Im Jahr 2018 hat das Ministerium der Streitkräfte die Agentur für Innovation im Verteidigungsbereich gegründet, um die Innovation in den Streitkräften zu fördern und die neuesten Technologien schnell zu verbreiten. Im Rahmen dieser treibenden Kraft haben die verschiedenen Dienststellen Zellen zur Förderung der Innovation eingerichtet, die auf die einzelnen Berufe zugeschnitten sind. Der Service de Soutien à la Flotte (SSF), der mit der Erprobung von Innovationen für die Wartung der Flottenschiffe der französischen Marine beauftragt ist, hat eine ähnliche Initiative für 2020 ins Leben gerufen.

Eine der Herausforderungen für die französische Marine besteht darin, festzustellen, wie ein nicht vorrätiges Teil produziert werden kann. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, benötigten die Marine, der SSF und der Service Logistique de la Marine (SLM) einen soliden Industriekonzern, der die gesamte Wertschöpfungskette beherrscht. Aus diesem Grund wandte sich die Marine an AddUp, einen Hersteller von Maschinen und Teilen und Experten für den 3D-Druck von Metall.

Für den ersten Test wählte die Marine einen Ölabstreifer für die Lager der Propellerwelle einer Fregatte, ein Teil, das eine wichtige Rolle für die kontinuierliche Schmierung der Lager spielt. Dieses für den Betrieb d e r F r e g a t t e so wichtige Teil hat den Vorteil, dass es keine kritische mechanische Belastung für die Sicherheit der Fregatte darstellt.

Schiff, das einen solchen experimentellen Produktionsversuch zulässt[KS1] . Der wiederholte Kontakt mit der Spritzwand und dem Lagergehäuse kann zu einem vorzeitigen Verschleiß führen. Dies und der geringe Bestand an Ersatzteilen war ein ergänzender und motivierender Faktor für die Wahl dieses Teils.

Vorteile der additiven Fertigung

Aluminium. Abmessungen: 127 x 110 mm Gewicht: 224 g

Ein identisches Teil wurde in Aluminium 3D-gedruckt. Das Originalteil wurde gegossen und musste bearbeitet werden, was die Produktionszeit erhöhte. Das neue Teil wurde in einem Durchgang und in einem Block hergestellt, was eine erhebliche Zeitersparnis bedeutete. Der Einsatz eines FormUp® 350 in Verbindung mit einer feinen Pulverbeschichtungsrolle e r m ö g l i c h t e d i e Herstellung eines Teils mit geometrischer Präzision und mit einer sehr guten Oberflächengüte (besser als bei Guss), wodurch die Nachbearbeitungsschritte minimiert werden konnten. AddUp kümmerte sich um die  gesamte Prozesskette:

Design, additive Fertigung, Nachbearbeitung und Qualitätskontrolle.

“Die Erprobung der additiven Fertigung von Metall mit AddUp verlief gut. Die Härtetests auf dem Schiff verliefen positiv und AddUp wird nun als Lieferant von Abstreifern in gleicher Weise referenziert wie andere Anbieter, die dieses Material mit konventionellen Techniken herstellen. Die Kostenanalyse zeigt, dass diese Produktionsmethode Wettbewerbsfähig ist. Die Lieferzeiten sind ähnlich oder sogar kürzer. Die Zusammenarbeit war perfekt und ermöglicht es uns, weitere Anwendungsfälle ins Auge zu fassen.” Jean-Marc QUENEZ Französische Marine Flottenunterstützungsdienst Innovation

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Eine einteilige optimierte Kühlmitteldüse, die den Kühlmittelfluss an präzise Stellen leitet. Die Düse wurde offiziell installiert Schleifmaschine, seine Leistung zu optimieren.

INDUSTRY

Tooling & Molding

CHALLENGE

Traditional manufacturing of this nozzle is difficult and requires impossible internal geometries.

KEY BENEFITS
  • Optimal flow provided to cutting zone
  • Time saved – Printed in days rather than weeks
  • Monolithic for maximum strength
  • Corrosion resistance in wet nozzle application
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Performance

Geschichte

Fives ist ein internationaler Konzern für Industrietechnik mit mehr als 200 Jahren Erfahrung, der durch verschiedene industrielle Revolutionen gewachsen ist und innovative Lösungen und Produkte anbietet, die die Leistung der wichtigsten Industrieunternehmen weltweit steigern.

Die Fives Landis Corp., die weltweit für ihre hochmodernen Präzisionsschleifsysteme bekannt ist, und AddUp, ein Joint Venture zwischen der Fives-Gruppe und Michelin, das sich auf Metalladditive spezialisiert hat, arbeiteten gemeinsam an der Entwicklung und dem 3D-Druck von kundenspezifischen Kühlmitteldüsen aus Metall.

Herausforderungen

Mit herkömmlichen Produktionsverfahren ist die Herstellung dieses komplexen Teils schwierig und erfordert mehrere Teile, und ideale Innengeometrien sind unmöglich zu erstellen. Mit der additiven Fertigung aus Metall lässt sich diese Art von Düsenkomponente vom digitalen Entwurf bis z u m endgültigen kundenspezifischen 3D-Druckteil aus Metall in nur wenigen Schritten und innerhalb von Tagen, nicht Wochen, realisieren.

Die kundenspezifische Düsenkonstruktion ermöglicht eine präzise Anpassung der Durchflussposition und -form an die anspruchsvolle Scheibengeometrie mit weniger Bauteilen in der Baugruppe und sorgt gleichzeitig für eine optimale Durchströmung der Zerspanungszone in der Schleifmaschine. Dies erhöht die Leistung der Maschine und optimiert den Schleifzyklus.

Lösung

Die AddUp-Teams begannen zunächst mit der Auslegung des Teils in der 3D-Bauvorbereitungssoftware AddUp Manager™ und entwickelten dann das beste Herstellungsrezept für den Druck, einschließlich der Schmelzstrategie und der Bauausrichtung, bevor sie die Datei an die AddUp FormUp® 350 Powder Bed Fusion- Maschine übertrugen.

Die Düse wird mit der AddUp FormUp® 350 Powder Bed Fusion Maschine in nur wenigen Stunden aus Edelstahl gedruckt. In dieser Maschine werden die Teile in aufeinanderfolgenden horizontalen Schichten hergestellt. Für jede Schicht wird Metallpulver auf der Bauplatte verteilt, und ein Laser schmilzt die Bereiche, die verfestigt werden müssen.

Die fertigen Düsen wurden auf der Landis LT2 Schleifmaschine installiert und getestet.

Schließlich wird das Teil durch Nachbearbeitungsschritte wie Spannungsabbau, Drahterodieren und Perlstrahlen fertiggestellt, so dass es auf der Schleifmaschine montiert werden kann.

Der FormUp® gewährleistet eine genaue und wiederholbare Leistung der Teile mit:

  • Auflösung bis zu 0,1 mm und 99,99 %
  • Materialdichte
  • flache Überhänge von bis zu 15 Grad
  • Oberflächengüte von bis zu 4 Ra μ m , wie gedruckt

Ergebnisse

Die fertiggestellten Düsen, die auf der Landis LT2 Schleifmaschine installiert und markiert sind

Das Endergebnis war eine einteilige, optimierte Kühlmitteldüse, die den Kühlmittelfluss genau an die richtige Stelle leitet. Die Düse wurde offiziell auf einer überholten Landis LT2-Schleifmaschine installiert und optimiert die Leistung der Maschine.

Die Düsen könnten Kühlmittel abgeben genau auf die Schleifzone für Anwendungen mit komplexen Scheibenformen. Es wurde nachgewiesen, dass sie die erforderliche Festigkeit und Integrität aufweisen, um den Betrieb in der Massenproduktion seit nunmehr über einem Jahr ohne Ausfall zu überstehen. Die Untersuchung der Düsen zeigt keine Anzeichen von Ermüdung oder Korrosion.

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Sehen Sie, wie dieser 3D-gedruckte Induktor alle Qualitätsanforderungen erfüllt hat und seine industrielle Leistung die ursprünglichen Erwartungen übertroffen hat.

Eine Induktionsheizspule ist ein Produktionswerkzeug, das eine lokale Wärmebehandlung von Metallteilen ermöglicht; in diesem Fall wird sie zum Hartlöten von Kontaktspitzen auf Kupfer- oder Messingteilen verwendet, die zu Leistungsschaltern und Schützen zusammengebaut werden. Das Werk 4.0 von Schneider Electric in Le Vaudreuil in der Normandie (Frankreich) ist ein Schaufenster für die neue industrielle Revolution. Es gilt als eine der am weitesten entwickelten Fabriken der Welt und nutzt die neuesten technologischen Fortschritte in den Bereichen IloT, Mobilität, Sensorik, Cloud, Analytik und Cybersicherheit. In diesem Werk werden 40.000 Schütze pro Tag hergestellt. Lesen Sie die Fallstudie über den additiv gefertigten Induktor.

INDUSTRY

Energy

CHALLENGE

3D print a “Plug & play“ inductor with short lead time

KEY BENEFITS
  • Part with complex geometries
  • Improve metal part performance
  • Reduction of production time
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Lead Time
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Weight
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Performance

Herausforderungen

Schneider Electric hat einen Induktor neu entwickelt, um seine technische und industrielle Leistung zu maximieren. Dieser neue Induktor wurde so konzipiert, dass er die richtige Temperatur beim Löten erreicht, ohne das Pellet oder den Träger zu beschädigen, und gleichzeitig die erwartete Zykluszeit einhält. Dieser neue Induktor war mit konventionellen Verfahren nicht herstellbar, aber die additive Fertigung ermöglichte die Überwindung dieser Fertigungsbeschränkungen. Schneider Electric wandte sich an AddUp, um eine einfache Produktion für dieses komplexe Teil und kurze Vorlaufzeiten zu gewährleisten.

Schneider Electric war auf der Suche nach einem neuen Induktor, der die folgenden Anforderungen erfüllen sollte:

  • er muss ein guter Stromleiter sein (es ist der Strom, der in der Spule fließt, der das elektromagnetische Feld induziert, das für die Erwärmung verantwortlich ist)
  • Wasserdicht (Wasser fließt durch den Induktor, um ihn zu kühlen)
  • Sie müssen robust und langlebig sein (Maßhaltigkeit, Lebensdauer, Möglichkeit zum Werkzeugwechsel usw.).

Lösung

Mit der FormUp 350 konnte AddUp einen Induktor nach den Anforderungen von Schneider Electric herstellen, und das in einem Bruchteil der Zeit, die für die herkömmliche Herstellung eines Induktors erforderlich gewesen wäre.

Schneider Electric hat diesen Induktor in seine Produktionslinie integriert, um die folgenden Tests durchzuführen:

  • Dichtheitsprüfung
  • Messung des Wasserdurchflusses
  • Einschalten und Löten von Bauteilen bei gleichzeitiger Analyse von Hot Spots mit
  • einer Infrarotkamera Zykluszeitmessung

Im Anschluss an diese Tests überprüfte Schneider die gefertigten Teile. Insbesondere die Qualität der Lötstellen wurde visuell sowie durch einen Abzugstest, eine Ultraschallprüfung, einen mikrografischen Schnitt und eine Härteprüfung kontrolliert.

Ergebnisse

Das Endergebnis war ein additiv gefertigter Induktor, der erfolgreich in die Produktionslinie von Schneider Electric integriert wurde. Der Induktor hat alle Qualitätsanforderungen erfüllt, und seine industrielle Leistung hat die ursprünglichen Erwartungen übertroffen.

“Die additive Fertigung hat es uns ermöglicht, ein bahnbrechendes, innovatives und leistungsstarkes Design und einen “Plug & Play”-Induktor zu erhalten. Der von AddUp gelieferte Induktor konnte direkt in unser System integriert werden, ohne Nacharbeiten am Teil. Die Produktionszeit wurde verkürzt, was insbesondere bei Teilen mit komplexer Geometrie eine sehr interessante Reaktionsfähigkeit bietet. Schließlich übertraf die industrielle Leistung unsere anfänglichen Erwartungen, und der Induktor wurde in den letzten vier Monaten nicht ausgetauscht. Dies ist bedeutsam, da ein konventionell hergestellter Induktor normalerweise alle sechs Monate ausgetauscht wird. “

~ Guillaume Fribourg, Experte für Materialien und Prozesse, Projektleiter Additive Fertigung, Schneider Electric
Der Kupferinduktor installiert und getestet

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Diese Fallstudie untersucht die Vorteile des Einsatzes von 3D-gedruckten Spritzgießwerkzeugen mit optimierten Kühlkanälen. Das Projekt zwischen Siebenwurst und AddUp zielte darauf ab, die Produktivität und Qualität im Spritzgießprozess zu verbessern.

INDUSTRY

Tooling

CHALLENGE

To improve the inserts on a mold using AM technology to increase thermal performance and decrease cycle time

KEY BENEFITS
  • Near-contour cooling in the insert
  • Reduction of time and cost production
  • Quality improvement of the molded parts
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Creative Shape
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Function Integration
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Performance

Welche Vorteile bietet eine 3D-gedruckte Spritzgussform für die additive Fertigung von Metall? Ein Formschieber ermöglicht eine komplexe Formgebung im Spritzgussverfahren, indem er vor dem Einspritzen des heißen Kunststoffs in d i e Form hineinfährt und nach dem Abkühlen wieder herausfährt, um Teile aus dem fertigen Kunststoffteil auszuwerfen. Dabei spielt eine schnelle Abkühlzeit des Kunststoffs eine entscheidende Rolle, um mehr Produktivität zu erreichen. Bisher konnten Kühlkanäle in den beweglichen Teilen von Werkzeugen nur in zwei sich kreuzenden Richtungen gebohrt werden. AddUp hat AM-optimierte Kühlkanäle in die Schieber integriert und ermöglicht so eine schnellere und sicherere Entformung.

Geschichte: Modell- und Formenbau bei Siebenwurst

Seit 1897 steht die Siebenwurst-Gruppe für höchste Qualität im Modell- und Formenbau. Diese einzigartige Kompetenz ist geprägt von Tradition und Innovation. Ein ungebrochener Pioniergeist, gepaart mit fundiertem Fachwissen, machen Siebenwurst heute zu einem gefragten Entwicklungspartner für Industrie und Forschung. Mit rund 700 Mitarbeitern weltweit erwirtschaften die Unternehmen an den Standorten Dietfurt im Altmühltal, München, Dillenburg, Rohr bei Nürnberg sowie in Mexiko, China und der USA einen Gesamtumsatz von 100 Millionen Euro.

Herausforderungen beim 3D-Druck

Siebenwurst arbeitete mit AddUp an einem WBA-Projekt, und die Herausforderung bestand darin, das Kühlsystem speziell nach AM-Vorschlägen zu gestalten. Anschließend sollte Siebenwurst die neue Metallteilgeometrie mit der Thermo-Software auf Funktionalität simulieren.

Dies waren die Punkte, mit denen sie bei der herkömmlichen Herstellung zu kämpfen hatten: Komplexe Produktion mit mehreren verschiedenen Geräten, was die Bearbeitungszeit verlängert Keine Kontrolle der konturnahen Temperatur. Hotspots in der Form können durch eine konturnahe Temperaturregelung reduziert werden. Eine bessere Temperaturkontrolle führt zu einer kürzeren Zykluszeit, und die erhöhte Produktivität gleicht d i e zusätzlichen Kosten des additiven Metallherstellungsprozesses aus.

Das Ergebnis des Spritzgießens ist ein Kunststoffteil mit weniger Verzug und besserer Qualität. Bei der herkömmlichen Herstellung verbleiben die Teile länger in der Form, damit sie ausreichend abkühlen können, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Jetzt werden die Teile bei der gleichen Temperatur ausgeworfen, die der Verfestigung des Kunststoffs entspricht, aber diese Temperatur wird in kürzerer Zeit erreicht.

Dieses Projekt zwischen Siebenwurst und AddUp bestätigt, dass die additive Fertigung einen wirtschaftlichen und qualitativen Mehrwert bringt. Derzeit konstruieren die Ingenieure Teile für die konventionelle Produktion und nutzen noch nicht alle Vorteile der additiven Fertigung.

Anhand eines traditionell hergestellten Originalteils schlugen die Experten von AddUp ein neues Design vor, das effiziente interne Kanäle enthielt. Siebenwurst führte dann eine thermische Simulation des Bauteils durch, und AddUp passte das Kanaldesign entsprechend den Ergebnissen an.

Lösung für AM-optimierte Kühlkanäle

AddUp hat AM-optimierte Kühlkanäle in die Schieber integriert, um so eine schnellere und sicherere Entformung zu ermöglichen. Mit Hilfe neuester Simulationssoftware und thermischer Designoptimierung war es möglich, die Kühlkanäle bereits vor der Montage perfekt zu gestalten.

Siebenwurst verwendete PM420 / 1.2083, einen Standardwerkzeugstahl, den AddUp auf seinen LPBF-Maschinen (Laser Powder Bed Fusion) verarbeiten kann. PM420 / 1.2083 ist im Kunststoffspritzguss bereits weit verbreitet und den Formenbauern bekannt.

Ergebnisse und Vorteile der additiven Fertigung

Neben einer Härte von 52HRC zeichnet sich dieser Stahl durch eine gute Korrosionsbeständigkeit aus und lässt sich zudem leicht polieren. Anschließend wurde die neue Form auf einer PBF-Maschine von AddUp, der FormUp® 350 New Generation, mit einem produktiven Rezept unter Verwendung von 4 Lasern hergestellt. Zwei Teile wurden dann in 130 Stunden 3D-gedruckt (1 normales + 1 geöffnetes).

Bei der ersten thermischen Simulation war AddUp in der Lage, die Kanäle so nah wie möglich an der Gussoberfläche zu entwerfen. Die neueste Simulation zeigt, dass das neue Design die heißen Stellen um etwa 15°C reduziert.

  • Bessere thermische Leistung
  • Kühlkanal nahe der Oberfläche
  • Reduzierung von Zykluszeit und Defekten
  • Verbesserung der thermischen Homogenität

Erfahren Sie mehr über die Siebenwurst Gruppe hier.

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Hohe Produktivität trifft auf serielle Additive Produktion

Diese Fallstudie befasst sich mit Tibiaplateus in der orthopädischen Fertigung und den Herausforderungen bei der Herstellung hochkomplexer und kundenspezifischer Implantate. Die additive Fertigung (AM) mit biokompatiblen Materialien wie Titan bietet eine Lösung, da sie die Herstellung einzigartiger Implantate in einem kürzeren Zeitrahmen ermöglicht.

INDUSTRY

Medical

CHALLENGE

3D print a plate of tibia implants in Titanium

KEY BENEFITS
  • 3D Print customized metal parts
  • Titanium is a durable & biocompatible material
  • Quality and productivity improved
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Custom Shape
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Reduced Lead Time
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Weight Reduction
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Performance

Geschichte

Um die bestmögliche Patientenversorgung zu gewährleisten, muss die moderne Medizin den neuesten Stand der Technik erforschen. Die Medizinindustrie stellt hohe Anforderungen: Komplexität, Präzision der Teile, individuelle Anpassung, biokompatible Materialien und Haltbarkeit. Eine der Herausforderungen in der orthopädischen Fertigung besteht darin, ein Implantat zu entwickeln, das sich schnell in den menschlichen Körper integrieren lässt. Dies wird als Osseointegration bezeichnet und ist mit den heutigen Standardherstellungsverfahren nicht leicht zu bewerkstelligen. Einige dieser medizinischen Produkte sind speziell auf die Bedürfnisse des Patienten abgestimmt. Diese medizinischen Produkte oder Implantate, die in der Chirurgie eingesetzt werden, können individuell angepasst werden, erfordern aber eine lange Entwicklungszeit, was nicht immer zum Vorteil des Patienten ist. Die additive Fertigung (AM) ermöglicht es, einzigartige, maßgeschneiderte Metallteile in kürzerer Zeit und zu einem vernünftigen Preis herzustellen. Jedes Jahr werden mehr als 25.000 Implantate verwendet, die im 3D-Druckverfahren hergestellt wurden. Das am häufigsten verwendete Material in diesem Prozess ist Titan, da es eines der wenigen Materialien ist, das sowohl haltbar als auch für den menschlichen Körper akzeptabel ist. Aus all diesen Gründen ist der medizinische Bereich eine Schlüsselindustrie, die bei der Nutzung der AM-Technologie heute führend ist.

Herausforderungen

Der Zweck eines orthopädischen Implantats ist es, eine Knochenfunktion nahtlos für die Dauer des Lebens des Patienten zu ersetzen. Um dies zu erreichen, muss sich das Implantat vollständig in die Knochen- und Gewebestruktur des Patienten integrieren. Werden herkömmliche Produktionsmethoden angewandt, kann die Bereitstellung solcher Implantate und auf den Patienten abgestimmter Geräte sehr teuer und zeitaufwändig sein. Dank der fortschrittlichen biokompatiblen Materialien, die für die AM- Technologie zur Verfügung stehen, profitieren immer mehr medizinische Anwendungen von dieser Technologie. Aufgrund ihrer geometrischen Komplexität und des Bedarfs an biokompatiblen Materialien können diese von OEMs weltweit entwickelten medizinischen Teile nicht mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden.

Die Wirbelsäulenindustrie setzt AM schon seit Jahren in großem Maßstab ein. Dies ist der Größe und Menge der Implantate zu verdanken, die auf einer Bauplatte untergebracht werden können, sowie dem Volumen der vom Markt benötigten Implantate. Die nächste medizinische Anwendung, die sich für den Erfolg von AM abzeichnet, sind Tibiaplateus. Die Herausforderung bei Tibiaplateus besteht darin, dass der Durchsatz von Standard-AM-Maschinen die Herstellung einer ausreichenden Anzahl von Implantaten in verschiedenen Größen und Formen unwahrscheinlich macht. Der übergreifende Bedarf besteht darin, einen Drucker zu haben, der genügend Tibiaplateus herstellen kann, um die Anforderungen der OEMs zu erfüllen. Typische Bauplatten können nur 9-12 Tibiaplateus aufnehmen. Dies ist nicht geeignet, um den Anforderungen der Industrie gerecht zu werden, ohne dass eine beträchtliche Menge an Kapitalausrüstung hinzugefügt werden muss. Bedenken Sie, dass die durchschnittliche Größe einer Bauplatte in der Industrie etwa 290 Millimeter im Quadrat beträgt.

Lösung

Mit der AM-Technologie können hochkomplexe und individuelle medizinische Teile mit einer Gitterstruktur gedruckt werden, um die Osseointegration zu verbessern, die Produktionszeit zu verkürzen und die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern, um die Nachbearbeitung zu reduzieren. AM ermöglicht geometrische Komplexität, um Gitterstrukturen für medizinische Implantate zu schaffen, die eine poröse Oberfläche zur Verbesserung der Knochenintegration bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung des Implantats erzeugen. Bei der herkömmlichen Herstellung kann es für die Osseointegration erforderlich sein, eine Beschichtung auf das Titan aufzubringen, was teuer, zeitaufwendig und schwer zu validieren ist. Außerdem werden durch AM die Herstellungsschritte und die Anzahl der Komponenten reduziert, wodurch die Produktionszeiten und -kosten sinken.

Der AddUp FormUp® 350, ein 3D-Metalldrucker mit Pulverbettfusionstechnologie (PBF), stellt seine Fähigkeiten anhand der Qualität und Produktivität der Schienbeinschienen unter Beweis.

Die Bauplatte des AddUp FormUp® 350 ist 350 Millimeter im Quadrat groß und kann im Vergleich zu herkömmlichen Bauplatten mehr als die doppelte Menge an Tibiaplatten aufnehmen. Der Einsatz von 4 Lasern bietet ebenfalls einen deutlichen Vorteil, so dass mehr als 20 Tibiaplatten in weniger als einem Tag gedruckt werden können. Der Durchsatz ist heute ein wesentlicher Bestandteil der Fertigung.

Wenn der Platz begrenzt und die Nachfrage hoch ist, sind Maschinen wie die AddUp FormUp® 350 eine willkommene technologische Ergänzung. Die FormUp 350 nutzt eine Pulverwalzen-Technologie, die geometrische Komplexität mit minimalen Stützen ermöglicht und zu einer optimalen Oberflächengüte und einer Reduzierung der Nachbearbeitung führt. Diese Reduzierung s p a r t Zeit- und Produktionskosten.

Ergebnisse

Das auf dem FormUp 350 hergestellte Tibia-Tray-Implantat wies eine poröse Struktur und eine optimale Oberflächenbeschaffenheit auf, um die Knochenintegration insgesamt zu verbessern. Die vergrösserte Bauplatte und die Pulverwalzentechnologie ermöglichten eine höhere Produktion sowie Zeit- und Kosteneinsparungen durch weniger Nachbearbeitung.

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  • Gesteigerte Produktion – eine größere Bauplatte, weniger Komponenten und weniger Fertigungsschritte, einschließlich weniger Nachbearbeitungen, bedeuten kürzere Produktionszeiten!

  • Geometrische Komplexität – die AddUp FormUp® 350 bietet die Freiheit, Implantate mit Hilfe von Gitterstrukturen und Überhängen geometrisch zu optimieren, und das bei minimalen Stützstrukturen.

  • Reduzierung der Stützkonstruktionen – mit der AddUp FormUp® 350 sind keine umfangreichen Stützkonstruktionen mehr erforderlich, was zu einer geringeren Nachbearbeitung führt und somit Zeit und Kosten spart!

  • Optimales Oberflächenfinish – dank der Pulverrollentechnologie der FormUp 350 ist das Oberflächenfinish direkt aus dem Drucker ideal, was zu weniger Nachbearbeitungszeit und -kosten führt!

  • Funktionsintegration – das AM-Verfahren und die Materialien schaffen eine poröse Struktur und eine ideale Oberflächenbeschaffenheit, die die gesamte Knochenintegration für medizinische Anwendungen verbessert.

  • Biokompatible Materialien – die FormUp 350 ermöglicht die Verwendung einer Vielzahl verschiedener Materialien und hat bereits Ti64ELI sowohl für 30- als auch für 60-Mikrometer-Schichten optimiert.

Die FormUp 350 Maschine ist ideal für medizinische Anwendungen, da sie ein verbessertes und kosteneffizientes Verfahren für die Massenfertigung hochkomplexer und/oder kundenspezifischer medizinischer Teile bietet.

Volume

  • Einzelner Teil: 25.604 cm3
  • Vollständige Bauplatte: 25.604cm3 * 22 parts = 563.288 cm3

Bounding Box

  • Mit Orientierung (Bild): 86.7 mm x 56.7 mm x 52.4 mm (XxYxZ)
1 LASER2 LASER3 LASER4 LASER
Gebaute Teile pro Laser22 Teile11 Teile7-8 Teile5-6 Teile
Bauzeit mit mittlerem 30- Mikron-Pulver (Schmelzen + recoating)49,36 Stunden28,92 Stunden20,91 Stunden16,76 Stunden
Mittel, 30um Pulver (Stunden)49.3628.9220.9116.76
Jährlicher Durchsatz2612442460777536

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AddUp hat AM-optimierte Kühlkanäle in die Schieber integriert, um so eine schnellere und sicherere Entformung zu ermöglichen.

INDUSTRY

Medical

CHALLENGE

Bringing Laser Powder Bed Fusion (LBPF) to Total Hip Replacements to reduce production costs using a multi laser system and a larger build plate

KEY BENEFITS
  • Maximum throughput with 78% OEE
  • No supports = reduced post processing = lower part cost
  • Reduced lead time
  • Fine feature resolution and optimal osseointegration for better patient outcomes!
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Integrated Features
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Reduced Lead Time
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No Support
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Performance

Geschichte

Hüftpfannen werden bei Hüfttotalendoprothesen verwendet, um sich an den natürlichen Knochen des Illums anzulegen und über den Hüftschaft mit dem Oberschenkelknochen zu verbinden. Im Inneren der Hüftpfanne befindet sich eine Auskleidung, die mit dem Kopf des Schaftes verbunden ist, um das Gelenk der Hüfte zu ermöglichen.

Hüftgelenkpfannen werden traditionell durch Gießen und Schmieden hergestellt. Dieses Verfahren hat eine lange Durchlaufzeit vom Auftrag bis zum Endprodukt. Dies ist vor allem auf das Wachsausschmelzverfahren zurückzuführen. Bei dieser Methode entsteht eine Wachsform, um die eine Schale geformt wird. Dann wird das Wachs aus der Schale geschmolzen und das Metall der Wahl in die Schale gegossen. Die Schale wird dann zerbrochen, um das endgültige Teil aus dem Metall der Wahl freizulegen. Dann müssen diese Hüftpfannen mit einer Art poröser Struktur versehen werden, die entweder teuer in der Herstellung oder schwierig zu validieren ist.

Bei der additiven Fertigung wird das Teil ursprünglich mit Hilfe der Elektronenstrahltechnologie (EBM) gedruckt. Bei diesem Herstellungsverfahren wird ein von einem Magnetfeld gelenkter Elektronenstrom verwendet, um Pulverschichten auf der Oberfläche zu schmelzen voneinander abhängen . Bei der EBM-Technologie kommt es zu unvorhersehbaren Fehlern. Dies ist besonders unbefriedigend, wenn mehrere Hüftpfannen in einem einzigen Bauvorgang übereinander gestapelt werden. Dies führt zu einem Kaskadeneffekt, bei dem ein fehlerhaftes Teil gleichzeitig eine große Menge an Ausschuss verursachen kann. Außerdem wird dadurch der Validierungsprozess erschwert, da jede Schicht unabhängig voneinander mechanisch validiert werden muss. Obwohl EBM schneller sein kann als das Direkte Laser-Metallsintern, erzeugt DMLS glattere und genauere Teile ohne Stützen.

Herausforderungen

Die Herstellung von Guss- und Schmiedeteilen erfordert einen hohen Zeitaufwand. Diese Methode erfordert Gießereien, die nur bei großen Stückzahlen gerechtfertigt sind. Der langwierige Primärprozess und die zusätzlichen Schritte führen zu Engpässen in der L i e f e r k e t t e . Dies führt zu höheren Preisen, Lagerbeständen und Vorlaufzeiten.

Mit der EBM-Technologie hergestellte Teile sind weniger präzise und weisen eine höhere Oberflächenrauheit auf. Dies führt zu höheren Nachbearbeitungskosten. Mehr aufgeschmolzenes Material muss auf herkömmliche Weise abgetragen werden, und die Medizintechnikindustrie reagiert besonders empfindlich auf Rauheit, die zu einem erhöhten Risiko von Fertigungsfehlern führen kann, da die Fertigungszeit länger ist. Dies passt nicht zu einer Technologie, die eine geringere Gesamtanlageneffektivität (OEE) aufweist.

Lösung

Das Laser Powder Bed Fusion (LPBF)-Verfahren bietet im Vergleich zum EMB- Verfahren eine engere Netzform des Teils. Außerdem sind bei der LPBF- Technologie keine Stützen erforderlich. All dies reduziert die Nachbearbeitung erheblich und verkürzt die Durchlaufzeiten. Der FormUp 350 hat auch eine größere Bauplatte mit mehr Lasern im Vergleich zu EBM-Druckern, was zu einem potenziell mehr als doppelt so hohen Durchsatz führt. Der FormUp 350 von AddUp verfügt außerdem über eine feine Auflösung der Merkmale und einen Roller Recoater, der es ermöglicht, eine Gitterstruktur mit dem Implantat zu drucken. Gitterstrukturen verbessern die Osseointegration, was zu einer längeren Lebensdauer der Implantate und besseren Ergebnissen für den Patienten führt.

Ergebnisse

Die FormUp 350 von AddUp bietet eine Durchsatzleistung, die derzeit auf dem Markt unangefochten ist. Dies wird in der untenstehenden Hip Cup Produktivitätsstudie deutlich. Die gezeigten Teile wurden mit einer Druckwalzen-Technologie in 30um-Schichten aus Ti6Al4V ELI gedruckt. Im Vergleich zur EBM-Technologie hat die AddUp 350 eine kürzere Laufzeit von 12:41 im Vergleich zu 15:23 (EBM), was zu einem verbesserten jährlichen Durchsatz von 9.309 (16.403 LPBF, 7.094 EBM) führt.

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2 Lasers
Competitor 250		4 Lasers
AddUp 350
Parts per Laser108-9
Runtime 30μm15:2312:41
Annual Throughput 30μm*7,09416,403
AddUp SAS

13-33 Rue Verte
ZI de Ladoux, 63118 Cébazat
Frankreich

+33 (0)4 73 15 25 00
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