Additive Fertigung für Metallkomponenten auf Höchstniveau.
Herstellen - Beschichten - Fügen oder Reparieren dreidimensionaler, großer Metallkomponenten.
Die FOOKE AM 50 eröffnet neue Dimensionen in der additiven Fertigung für Metalle. Diese innovative Maschine vereint Präzision, Materialvielfalt und Effizienz auf einem Niveau, das speziell für die Anforderungen moderner, industrieller Anwendungen entwickelt wurde. Setzen Sie mit der FOOKE AM 50 auf eine Fertigungstechnologie, die den höchsten Standards für Designfreiheit, Belastbarkeit und Flexibilität gerecht wird.
Additive Fertigungssysteme von FOOKE
für großvolumige Bauteile aus Metall
Wir bei der FOOKE GmbH, spezialisiert auf Portalfräsmaschinen und Rührreibschweiß-Anlagen, stellen nun die Weichen weiter in Richtung Zukunft und setzen dabei auf eine neu entwickelte Werkzeugmaschine für die Fertigung additiver Bauteile im Großformat. Dabei machen wir uns unsere langjährige Erfahrung im Maschinenbau zunutze und verbinden die Kompetenzen aus dem Bereich Rührreibschweißen (Friction Stir Welding – FSW) mit der additiven Fertigung. Heraus kommt dabei eine Maschine, welche in der Lage ist, großvolumige Bauteile ab >300mm Seitenlänge mit dem „Additive Friction Stir Deposition“ – Verfahren zu fertigen.
Das AFSD-Verfahren hat seine Wurzeln im Rührreibschweißen, womit sich die AM50 optimal in das Maschinenportfolio der Firma FOOKE einfügt. Die Einschränkungen hinsichtlich Dimension, Ausgangsmaterial und Auftragsrate sind dabei verschwindend gering, da das Verfahren, anders als viele gängige metallbasierte AM-Verfahren, auf der Festphasenverbindung basiert und somit das Material zur Verarbeitung nicht bis in die Schmelze bringt. Aufgrund dessen profitiert AFSD von niedrigen Restspannungen sowie deutlich geringerer Anfälligkeit für Porosität und Rissbildung.
Unser Additive Friction Stir Deposition Verfahren:
- Additive Friction Stir Deposition (AFSD)
- Auftragsraten von bis zu 14 kg/Std.
- Wärme wird durch Rührreibprozess erzeugt
- Prozesstemperaturen liegen bei ca. 60-90 % des Schmelzpunkts des Ausgangsmaterials
- Ausgangsmaterial: vierkant- oder quadratisches Druckmaterial
- Plastifiziertes Material kann zu Layern abgelegt werden
- Das Verfahren zielt auf die Herstellung großer Bauteile (>300 mm Seitenlänge bis mehrere Meter)
HIGHLIGHTS & VORTEILE
Kein Schmelzen – höhere Festigkeiten
Bei dieser Drucktechnologie wird die Schmelztemperatur nicht erreicht, was die thermischen Spannungen im Bauteil niedrig hält. Zusätzlich werden höhere mechanische Materialeigenschaften im Vergleich zu konventionellen Auftragsschweißverfahren erreicht.
Hohe Materialvielfalt
Diese Technologie kann auf eine breite Palette handelsüblicher Metalle angewendet werden, darunter Aluminium, Titan, Edelstahl und andere.
Nachhaltig, umwelt- und ressourcenschonend
Durch die additive Fertigung werden die gewünschten Bauteile nahe der Endkontur aufgebaut, sodass der tatsächliche Materialeinsatz minimal ist. Die anschließende Nachbearbeitung der Bauteile, z.B. durchs Fräsen, ist extrem effizient, da das endkonturnahe Drucken geringe Zerspanraten benötigen. Die Bearbeitungszeit kann ebenfalls deutlich reduziert werden.
Individualisierbar
Kundenspezifische Lösungen und individuelle Bauteile sind mittels des AFSD Verfahrens einfach umsetzbar.
Reparatur
Das Verfahren eignet sich auch für Reparaturarbeiten (z. B. Gussformen). Es ermöglicht kürzere Instandhaltungszeiten im Vergleich zur Neubeschaffung.
Flexibel
Bei der additiven Fertigung sind dem Design keine Grenzen gesetzt – selbst Funktionen, die bei konventionellen Herstellverfahren nicht umsetzbar sind, können integriert oder komplette Baugruppen in einer Bearbeitung aufgebaut werden z.B. Kühlkanäle oder Hydrulikleitungen.
Kurze Produktionszeiten und Flexibilität
Komplexe Bauteile können direkt hergestellt werden und benötigen keine langwierigen Beschaffungszeiten mehr. Zudem können Anpassungen, z.B. im Prototypenbau oder der Vorserie, schnell und flexibel umgesetzt werden.
Hohe Auftragsrate von bis zu 14 kg/Std.
durch patentierten Auftragsprozess.
Materialmix
Durch das Verfahren sind Mischverbindungen aus verschiedenen Materialien möglich (z. B. Kupfer und Aluminium).
Reduzierung von Zerspanraten
Durch konturnahe Bauteile lässt sich die Nachbarbeit deutlich reduzieren.
Flexibilität in der Materiallieferkette
Gute Verfügbarkeit des Druckmaterials.
Demobauteil
halb gedruckt - halb gefräst.
Die Nachbearbeitung erfolgt durch herkömmliche subtraktive Verfahren wie Drehen, Fräsen, Schleifen, etc. Wie bei den meisten gängigen additven Fertigungsverfahren ist auch beim AFSD Verfahren ein Nacharbeiten der Funktionsflächen erforderlich, da sich prozessbedingt nur rohe Oberflächenstrukturen herstellen lassen.
Die Vielseitigkeit der FOOKE AM50 ermöglicht einen branchenübergreifenden Einsatz, indem sie traditionelle Produktionsverfahren um eine flexible, präzise und materialsparende Methode in verschiedensten Industriezweigen ergänzt:
Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie, Schienenfahrzeugindustrie, Schiffsbau, Rüstungsindustrie, Werkzeug- und Formenbau.
Materialvorteile und Anwendungen:
Die additiven Fertigungssysteme von FOOKE sind für ein breites Spektrum an Metalllegierungen geeignet, darunter Aluminium-, Titan-, Edelstahl- und Nickellegierungen, was sie ideal für anspruchsvolle und industriespezifische Anwendungen macht. Dank ihrer Vielseitigkeit ermöglichen sie die schnelle Herstellung großvolumiger individueller Bauteile in gewohnter FOOKE Qualität und mit hoher Prozesssicherheit.
Aluminium
Geringes Gewicht bei hoher Stabilität – ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie.
Edelstahl
Rostfreies Material, das hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit bietet. Geeignet für den Werkzeug- und Formenbau sowie für industrielle Maschinenkomponenten.
Titan
Hohe Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität – optimal für medizinische Implantate und Luftfahrtkomponenten.
Nickel
Hohe Temperaturbeständigkeit – ideal für Turbinen und Motoren in der Energie- und Ölindustrie.
Kupfer
Exzellente elektrische und thermische Leitfähigkeit, die Kupfer zur bevorzugten Wahl für Anwendungen in der Elektronik-, Energie- und Transportindustrie macht. Kupferbauteile, wie Kühlkörper, elektrische Kontakte und Wärmetauscher werden mittels 3D Druck gefertigt.
Materialmix
Additive Fertigungssysteme von FOOKE ermöglichen die Verarbeitung von Materialkombinationen, was eine gezielte Kombination von Materialeigenschaften ermöglicht. So lassen sich Bauteile herstellen, die beispielsweise eine hohe thermische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit in unterschiedlichen Zonen aufweisen. Diese Fähigkeit zur Materialhybridisierung ist besonders vorteilhaft für Komponenten, die in stark beanspruchten Bereichen eingesetzt werden.
Welche Anwendungsbeispiele gibt es die bereits mit dem AFSD Verfahren gefertigt wurden?
Herstellen - Beschichten - Fügen oder Reparieren dreidimensionaler, großer Metallkomponenten
Doppel T-Profil
Aluminium
Flanschverbindung
Kupfer
Flanschringe D 3m und 1,2 m
Aluminium
Tragflächenscharnier
AL7075
Tankklappe
AL6061
Beispielbauteil
AL6061
Matthias Müller
Leiter R&D bei FOOKE
„In den letzten Jahren haben wir die rasante Entwicklung im Bereich der additiven Fertigung – insbesondere des metallischen 3D-Drucks – mit Interesse verfolgt. Es ist faszinierend zu sehen, wie die Zahl der Anwendungen, die auf diese innovativen Verfahren setzen, wächst. Diese Dynamik haben wir erkannt und einen entscheidenden Schritt unternommen: Wir sind eine Partnerschaft mit der Firma MELD aus den USA eingegangen! Seit November 2023 bieten wir den 3D-Druckkopf von MELD für die Fertigung großer, metallischer Bauteile in unseren extrem steifen Maschinensystemen an. Was uns besonders begeistert: Die MELD-Technologie basiert auf einem Prinzip, das dem bereits bewährten FSW-Prozess (Friction Stir Welding) sehr ähnlich ist. In beiden Verfahren wird das Grundmaterial plastifiziert, was ähnliche Prozesskräfte erfordert. Um unseren Kunden und Interessenten in allen Fragen rund um den metallischen 3D-Druck mit Rat und Tat zur Seite zu stehen – von der Konstruktion bis hin zur Anwendung – haben wir bei Fooke ein spezialisiertes Team zusammengestellt. Wir freuen uns darauf neue Maßstäbe in der Welt des metallischen 3D-Drucks zu setzen!“
Eine Partnerschaft, die Ihnen entscheidene Vorteile bietet:
FOOKE & MELD
FOOKE und MELD vereinen ihr umfangreiches Know-how in einer innovativen Partnerschaft, um die FOOKE AM 50 zu entwickeln – eine hochmoderne und leistungsstarke Werkzeugmaschine für die additive Fertigung.
Das MELD-Verfahren zur additiven Rührreibprozess nutzt ein Festkörperverfahren, bei dem das Material während der Verarbeitung nicht auf Schmelztemperatur erhitzt wird. Diese Eigenschaft schafft vielfältige Möglichkeiten: Neben der additiven Fertigung eignet sich das Verfahren für Beschichtungsanwendungen, die Reparatur komplexer Bauteile sowie für das Fügen von Metallen.
Da das Material unterhalb der Schmelztemperatur verarbeitet wird, treten im Vergleich zu schmelzbasierten Verfahren nur minimale Eigenspannungen auf. Der Energieverbrauch ist deutlich reduziert, und die Werkstoffe zeigen eine höhere Dichte und Festigkeit. Die Ähnlichkeiten mit dem Rührreibschweißen (FSW) sind dabei von Vorteil, da sich typische Probleme wie Porosität und Heißrisse vermeiden lassen, was die Materialqualität verbessert und eine zuverlässigere Herstellung gewährleistet.
Ein zusätzlicher Vorteil dieser Technologie ist ihre Flexibilität: Da das MELD-Verfahren in offener Atmosphäre arbeitet und unabhängig von der Betriebsumgebung oder den Oberflächenbedingungen des Materials ist, können selbst große Werkstücke problemlos bearbeitet werden.
In Kombination mit der Gantry-Werkzeugmaschine von FOOKE und dem MELD-Druckkopf sind additive Fertigungsprozesse für große Metallbauteile möglich – maßgeschneidert für die Anforderungen und Dimensionen Ihrer Produktion.
FOOKE AM 50 - Additive Fertigung
Die FOOKE AM 50 ist eine innovative und leistungsstarke Werkzeugmaschine, speziell entwickelt für das Additive Friction Stir Deposition (AFSD) von großvolumigen Bauteilen aus Metall. Durch ihren extrem eigensteifen Aufbau ist sie in der Lage die hohen Prozesskräfte beim AFSD problemlos aufnehmen. Dadurch findet die Maschine ihre Anwendung in Schlüsselbranchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigungsindustrie sowie der Schienenfahrzeugindustrie.
Merkmale, Technik und Ausstattung
- Automatisierte Prozesssteuerung: Die FOOKE AM 50 bietet Echtzeit-Datenüberwachung, eine optimierte Prozessplanung und fortschrittliche Fehlererkennung, was die Ausfallzeiten minimiert und eine kontinuierliche Produktion sicherstellt.
- Benutzerfreundliche Oberfläche: Die Steuerungssoftware ist intuitiv gestaltet und ermöglicht den schnellen Einstieg, selbst für neue Anwender, sowie detaillierte Einstellungsoptionen für erfahrene Nutzer.
- Sicherheitsfeatures: Ein geschlossenes System und umfangreiche Sicherheitsmechanismen gewährleisten den Schutz von Bedienpersonal und Maschine.
Aufbau der Maschine: Das Maschinenbett mit der angebauten X-Führung und den Antriebssystemen des Portals wird auf dem dafür vorgesehenen Fundament montiert und ausgerichtet. Längsträger, Seitenteile (X-Achse), Portal (Y-Achse) und Stößel (Z-Achse) sind jeweils als starre Stahlschweißkonstruktion gefertigt.
Antriebstechnik der Linearachsen: X- und Y-Achse mit Zahnstangenantrieb, Z-Achse angetrieben durch kugelgelagerte Spindel. In der X-Achse zwei Motoren und Antriebe, die elektronisch so synchronisiert sind, dass Zahnflanken- und Getriebespiel eliminiert werden, je Seite.
- Führung der Linearachsen: Die Linearachsen sind mit gehärteten und geschliffenen, vorgespannten spielfreien Rollenführungselementen ausgestattet.
Schmierung der Achsen: Die Linearachsen sind mit einem automatischen Zentralschmiersystem ausgestattet. Die runden Achsen verfügen über ein wartungsarmes Langzeitschmiersystem.
Technische Daten
FOOKE AM 50
Verfahrwege
X-Achse: 1.000 bis zu 90.000 mm
Y-Achse: bis zu 6.000 mm
Z-Achse: bis zu 2.500 mm
Vorschubgeschwindigkeiten
X-Achse: 40.000 mm/min
Y-Achse: 20.000 mm/min
Z-Achse: 10.000 mm/min
Aufbauraten
Aluminium: bis zu 14 kg/h
Stahl: bis zu 5 kg/h
Titan: bis zu 5 kg/h
Nickel: bis zu 0,7 kg/h
Schichtdicke / Schichtbreite
Schichtdicke: 0,5 - 6 mm
Schichtbreite: 10-50 mm
(individuell einstellbar über das Werkzeug)
Druckkopf
Der Druckkopf erzeugt durch den Rührreibprozess Wärme, die zu einer plastischen Verformung des Schweißzusatzes führt. Anschließend kann das Additive Friction Stir Deposition (AFSD) bei einer kontrollierten Prozesstemperatur von ca. 60 % bis 90 % der Schmelztemperatur des Ausgangsmaterials durch Abscheidung von Metallschichten im festen Zustand erfolgen.
Druckspindel
Axiale Belastung: 50 kN
Leistung: 37 kW
Drehmoment: 678 Nm
Spindeldrehzahl: 50 bis 650 U/min
Profilform: quadratisch
Profilgröße: 12,7 mm
Kühlung: Wasserkühlung
Materialmagazin
Profilform: quadratisch
Profilgröße: 12,7 mm
Vorschubgeschwindigkeit: max. 508 mm/min
Vorschubkraft: max. 26,7 kN
Länge: ca. 600 mm
Kapazität Materialmagazin: max. 400 St.
Stromanschluss
Spannung: 3 x 400 V PEN +/- 10%
Häufigkeit: 50 Hz +/- 1%
Macht: 100 kW
Nennstrom: 210 A
Nennsicherung: max. 250 A
Kurzschlussstrom: 10 kA
Verbindung: gemäß den örtlichen Vorschriften
Art: TN-C-Netz mit Überstromschutzeinrichtung nach VDE 0100
CNC-Steuerung
Siemens SINUMERIK ONE
MELD Interface
Die Steuerung ist mit HMI und ITC-Touchscreen ausgestattet
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN RUND UM DAS AFSD VERFAHREN
Welche Materialien können mit einer 3D-Druckanlage von FOOKE verarbeitet werden?
Additive Fertigungssysteme von FOOKE können eine Vielzahl von Legierungen verarbeiten, darunter Aluminium, Titan, Edelstahl, Nickel und Kupfer. Die Materialwahl hängt von den Anforderungen des Endprodukts ab, wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Temperatureigenschaften. Einige Anlagen unterstützen auch Materialkombinationen oder Materialmixe.
Wie groß können die Bauteile sein, die eine 3D-Druckanlage von FOOKE fertigen kann?
Die maximale Bauteilgröße ist oft durch den Bauraum der Anlage begrenzt, der je nach Modell und Hersteller variiert. 3D Druckanlagen von FOOKE sind jedoch für besonders große Bauteile konzipiert und bieten die Möglichkeit, auch große Strukturkomponenten für Luft- und Raumfahrt, Schienenfahrzeugindustrie oder Maschinenbau zu drucken. Das Verfahren zielt auf die Herstellung großer Bauteile von >300 mm Seitenlänge bis zu mehrere Meter.
Wie ist die Materialdichte und -festigkeit im Vergleich zu traditionellen Fertigungsverfahren?
Mit dem AFSD gefertigte Metallteile können eine sehr hohe Dichte und Festigkeit erreichen, die in vielen Fällen mit traditionellen Guss- oder Schmiedeteilen vergleichbar ist oder diese sogar übertrifft. Verfahren wie die additive Rührreibbeschichtung (Friction Stir Deposition) reduzieren innere Spannungen und vermeiden typische Defekte wie Porosität.
Wie sieht die Wirtschaftlichkeit des AFSD Verfahrens in Metall aus?
Die Wirtschaftlichkeit hängt von Faktoren wie Materialkosten, Bauteilkomplexität, Produktionsvolumen und der Art des Fertigungsverfahrens ab. Das AFSD Verfahren ist besonders wirtschaftlich für komplexe und große Geometrien, kleinere Serien und die Reparatur von Bauteilen, da sie den Materialabfall und die Prozesszeiten reduziert.
Wie lange dauert der Druckprozess für ein typisches Metallbauteil?
Die Druckzeit variiert stark in Abhängigkeit von Bauteilgröße, -geometrie und Schichtstärke. Während kleinere, einfache Teile in Stunden gedruckt werden können, kann die Fertigung großer, komplexer Bauteile mehrere Tage in Anspruch nehmen.
Kann die additive Fertigung auch für die Reparatur von Metallteilen verwendet werden?
Ja, additive Verfahren wie das AFSD Verfahren eignen sich besonders gut für die Reparatur und das Aufbauen beschädigter oder abgenutzter Teile, da das Verfahren einen direkten Materialauftrag dort ermöglicht, wo es benötigt wird, ohne das Bauteil neu herstellen zu müssen.
Maximieren Sie Ihre Produktivität
mit additiven Fertigungssystemen von FOOKE
Wir haben die Lösung auf die stetig wachsenden Anforderungen an Effizienz, Flexibilität und Qualität in der Metallverarbeitung von großen Komponenten. Sie vereint neueste additive Fertigungstechnologie mit robustem Design und hoher Produktionsleistung und ist die ideale Wahl für Unternehmen, die ihre Fertigungsprozesse auf ein neues Level heben wollen.
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E-Mail: sales@fooke.de
