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Formnext

Automatisierte Nachbearbeitung von Polymerbauteilen

Solukon präsentierte auf der Formnext Connect das neue System SFP770 zur automatisierte Nachbearbeitung von Polymerbauteilen.

Die Solukon Maschinenbau GmbH zeigte auf der Formnext Connect 2020 die neueste Ergänzung ihrer Reihe automatisierter Entpulverungssysteme für die additive Fertigung zur Nachbearbeitung von Polymerbauteilen. Das Solukon SFP770 System ist eine innovative Plattform für das sichere und effiziente Auspacken und Reinigen von Teilen, die mit Pulverbett basiertem Kunststoff-3D-Druck hergestellt wurden. "Unser neues System ist eine automatisierte Lösung für die industrielle Nachbearbeitung von AM-Teilen aus Kunststoffpulver", sagt Andreas Hartmann, Mitgründer und Entwicklungsleiter von Solukon. "Das Verfahren beruht auf unserer bewährten SPR-Technologie (Smart Powder Recuperation) aus dem Metallbereich. Mit der SFP770 bringen wir unsere jahrelange Erfahrung im automatisierten Entpulvern nun auch in die Polymeranwendung. Wie bereits bei der sehr erfolgreichen Produktlinie für die Metall-AM-Entpulverung haben wir das Konzept für die SFP770 entlang der Bedürfnisse unserer Kunden entwickelt. Unser Ziel ist es, den Post-Prozess zu beschleunigen und jeden Kontakt mit dem feinen Kunststoffpulver zu vermeiden. Mit dieser Lösung wollen wir einen wichtigen Schritt in Richtung einer hochwirtschaftlichen und staubfreien Produktion bieten." 

Maximale Flexibilität in der Nachbearbeitung

Das SFP770-System integriert zwei Hauptfunktionen in einem System: Zum einem das Auspacken eines voll gebauten Baubehälters (Wechselrahmen) direkt aus einem Drucksystem. Zum anderen einen Reinigungszyklus, in dem das restliche Pulver schnell von jedem gedruckten Teil entfernt wird. Überschüssiges Pulver, wird für die zukünftige Verwendung kontaminationsfrei abgesaugt. Die Entpackfunktion kann mit oder ohne Reinigungsfunktion geliefert werden. Das ermöglicht dem Kunden maximale Flexibilität - gerade, wenn er bereits ein System zur Endreinigung besitzt. Ein voll beladener Wechselrahmen mit 150 l Bauraum kann innerhalb 30 min komplett entpackt und gereinigt werden. "Wir sind zuversichtlich, dass unsere Lösung ein wichtiger Meilenstein ist, der den Bedürfnissen von Kunden gerecht wird, die ihre AM-Fertigungsaktivitäten auf die nächste Stufe heben möchten. In nicht allzu ferner Zukunft wird erwartet, dass die additive Fertigung die gleichen nahtlosen, industrialisierten Prozesse bietet, wie es die Hersteller in traditionellen Fertigungsbetrieben erwarten. Wir sind überzeugt, dass die SFP770 dazu beiträgt, die Automatisierung der gesamten Produktionskette voranzutreiben.", ergänzt Dominik Schmid, Geschäftsführer von Solukon. Die erste Maschine läuft bereits erfolgreich bei einem langjährigen Kunden und Mitinitiator des Projekts. Dort ist es bereits jetzt ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung einer hocheffizienten und pulverfreien Werkstatt. 

Automatisierter Reinigungsprozess

Die SFP770 ist ein automatisiertes System zum schnellen und sicheren Entpacken und Endreinigen von Bauteilen direkt aus dem Wechselrahmen. Das System ist derzeit für Wechselrahmen aus der Drucksystemlinie EOS P7 gebaut. Eine Anpassung an andere Drucksysteme ist geplant. Der Prozess erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Schritten. Nach dem Beladen des Wechselrahmens wird die Oberseite des Wechselrahmens mit einem Deckel mit integriertem Sieb verschlossen. Im Auspackprozess wird der Wechselrahmen über Kopf gedreht und das Pulvermaterial aus dem Siebdeckel abgesaugt und einer Materialaufbereitung zugeführt. Der Durchfluss des Pulvers kann überwacht werden, so dass der Prozess automatisch abgeschlossen werden kann. 
Wenn das Auspacken abgeschlossen ist, werden die Teile automatisch in den rotierbaren Reinigungskorb der Reinigungseinheit übergeben. Bei Bedarf kann der automatisierte Übergangsprozess pausiert werden. Bestimmte Teile, die nicht automatisch gereinigt werden sollen, können dann manuell entfernt werden. Nach der Übergabe beginnt der Reinigungskorb sich zu drehen, während die frisch entpackten Bauteile mit Glasperlen und ionisierter Luft bestrahlt werden. Damit wird restliches anhaftendes Pulver entfernt. Da beide Prozesse unabhängig voneinander ablaufen, kann der nächste Entpackvorgang gleichzeitig beginnen. Reinigungszeit, Luftdruck und Winkel des Reinigungskorbs sowie der Abstand zwischen Strahl- und Blasvorrichtungen und den Bauteilen können einfach online programmiert werden. Nach dem automatischen Reinigungsprozess können die Teile geprüft und gegebenenfalls von Hand gestrahlt werden. 

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Die Herausforderungen der Entfernung von Polymerpulver 

Anwender von SLS-Systemen stehen bei ihrem Betrieb vor einer Reihe von Herausforderungen. Arbeits- und zeitintensiver Betrieb: Die manuelle Reinigung von SLS-Teilen ist zeitaufwändig und erfordert von den Mitarbeitern Erfahrung und handwerkliches Geschick im Umgang mit AM-Teilen, insbesondere bei empfindlichen Teilen oder solchen mit komplizierter Geometrie. Unsicheres Arbeitsumfeld: Die unkontrollierte Verteilung von Pulver im Umfeld der Produktionsanlagen stellt ein potenzielles Risiko für die Arbeitssicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter dar. Wird das Pulver zu Staubwolken aufgewirbelt, droht außerdem die Entstehung einer explosionsfähigen Zone. Inkonsistente und unregulierte Reinigungsergebnisse: Nicht entfernte Pulverrückstände verursachen Probleme in den Folgeprozessen. Zertifizierte Herstellungsprozesse, erfordern ein standardisiertes Pulverentfernungsprotokoll für Normen und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.