Eine neue revolutionäre Maschine von CMS kombiniert Großformat-3D-Druck mit einem Bearbeitungszentrum

Kreator ist ein neues Zwei-in-Eins-System von CMS, das die Funktionen eines Großformat-3D-Druckers und eines Bearbeitungszentrums für die Hochgeschwindigkeitsfertigung von 3D-gedruckten Teilen unter Verwendung verschiedener Granulatarten kombiniert, die auch bei herkömmlichen Spritzgussverfahren zum Einsatz kommen, sowie für die anschließende Bearbeitung durch Fräsen.

Kreator eignet sich für Anwendungen wie die Herstellung von hochpräzisen Prototypen und die Fertigung von Werkzeugen, Vorrichtungen usw.

Die Maschine ist in verschiedenen Konfigurationen und Größen erhältlich und kann eine breite Palette an kunststoffbasierten Materialien verarbeiten, darunter ABS, PA und Hightech-Polymere mit Kohlefaser- oder Glasfaser-Verstärkung – der Anteil an Letzteren kann bis zu 40 % betragen.

CMS Kreator verwendet Granulat anstelle von Filament als Material für den 3D-Druck, was bedeutet, dass die Materialien leichter erhältlich und deutlich günstiger sind als Kunststoff in Form von Filament.

CMS begann bereits 2017 in Zusammenarbeit mit dem deutschen Fraunhofer-Institut, über eine hybride 3D-Großformatdruck- und Fräslösung nachzudenken, und erkannte schnell, wie nützlich diese Lösung bei der Herstellung von Werkzeugen, Vorrichtungen und Formen usw. für Verbundwerkstoffe sein könnte, um sowohl die Produktionszeit als auch die Materialkosten erheblich zu senken.

Von Anfang an bestand die Strategie darin, unser Engagement für die Suche nach neuen Technologien mit den Kunden zu teilen und sie dazu zu bewegen, Kreator mit konkreten Bauteilen herauszufordern, die neu gestaltet, im 3D-Druckverfahren hergestellt und anschließend gefräst werden sollten. All dies natürlich im Rahmen einer gegenseitigen Vertraulichkeitsvereinbarung, die sowohl den Kunden als auch CMS schützte, um beim Austausch von Informationen über das Produkt frei agieren zu können.

Nach den ersten Gesprächen mit Kunden, die an Kreator interessiert waren, wurde uns klar, dass die Kunden Kreator als Erweiterung der Funktionalität von Standard-FDM-Druckern betrachten. Wir glauben daher, dass der potenzielle Markt für den 3D-Großformatdruck deutlich größer ist.

Maurizio Bernini, Produktmanager bei CMS

Wie funktioniert CMS Kreator?

Die verwendete additive Fertigungstechnologie ist als Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) bekannt. Als Materialien kommen thermoplastische Granulate zum Einsatz, die mit Kohle- oder Glasfasern verstärkt sind. Ein Granulat-Zuführsystem mit Trocknungseinheit – vollständig in die Maschine integriert – befördert das Material zum Extruder. Die Extrusion erfolgt durch einen Einzelschneckenextruder, der das Granulat schmilzt.

Der Extruder wird von den Achsen des Bearbeitungszentrums bewegt. Das geschmolzene Granulat, das den Extruder verlässt, wird schichtweise aufgetragen und bildet den Rohling, während sich die Schichten aufbauen.

Die Schnecke des Extruders wird von der Elektrospindel des Bearbeitungszentrums selbst angetrieben. CMS hat für Kreator eine Art „automatischen Werkzeugwechsler“ entwickelt, der das mechanische Werkzeug automatisch löst, den Extruder anschließt und umgekehrt. Dieses System ist zum Patent angemeldet.

Die aktuelle Version verfügt über einen relativ kleinen Bauraum von 2.000 x 1.800 x 800 mm. CMS arbeitet jedoch bereits an der Weiterentwicklung von Kreator, damit damit noch größere Objekte gedruckt werden können.

Von 26 auf fünf Stunden und ein deutlich geringerer Rohstoffverbrauch

Ein Beispiel für die Verkürzung der Bearbeitungszeit ist eine der Kundenreferenzen von CMS. Eine aus Aluminium gefertigte Vorrichtung benötigte 8 Stunden für die Bearbeitung in einer CNC-Maschine und wog nach Abschluss der Bearbeitung 114 kg. Dieselbe Vorrichtung wurde in 3 ½ Stunden auf dem Kreator 3D-gedruckt und benötigte 2 Stunden für die Nachbearbeitung auf derselben Maschine.  Normalerweise dauerte der 3D-Druck der beiden Unterteile auf herkömmliche Weise 26 Stunden, während es mit Kreator nur zwei Stunden 3D-Druck und drei Stunden Fräsen waren.

Gleichzeitig hat sich gezeigt, dass Kreator bis zu fünfmal weniger Rohmaterial verbraucht als die Konkurrenz, um dasselbe Teil zu drucken.

- „Kreator nutzt die Vorteile der neuesten Version von CMS Ares, einschließlich aller Funktionen, die auf Industrie 4.0 ausgerichtet sind, und ich bin mir sicher, dass unsere Kunden die Flexibilität schätzen werden, die der automatische Übergang von einem CNC-Bearbeitungszentrum zu einem Großformat-3D-Drucker bietet“, so Henrik Thomsen, Produktmanager CNC bei Gibotech, dem Vertriebspartner von CMS Kreator in Dänemark.