Additive manufacturing for metal components at the highest level.
Machining - coating - joining or repairing three-dimensional, large metal components.
The FOOKE AM 50 introduces new dimensions in additive manufacturing for metals. This innovative machine combines precision, material diversity and efficiency at a level that has been especially developed for the requirements of modern, industrial applications. Benefit from a production technology that meets the highest standards for design freedom, resilience and flexibility with the FOOKE AM 50.
Additive manufacturing systems from FOOKE
for large-volume metal components
At FOOKE GmbH, a company specialized in portal milling machines and friction stir welding systems, we are now paving the path to the future and are focusing on a newly developed machine tool for the production of large-format additive components. We benefit from our many years of experience in mechanical engineering and combine our expertise in Friction Stir Welding (FSW) with additive manufacturing. The result is a machine that is capable of manufacturing large-volume components from >300mm side length using the “Additive Friction Stir Deposition” process.
The AFSD process is based on friction stir welding, which means that the AM50 fits perfectly into FOOKE's machine portfolio. The restrictions in terms of dimensions, raw material and deposition rate are negligible, as the process, unlike many common metal-based AM processes, is based on solid-phase bonding and therefore does not bring the material into the melt for processing. As a result, AFSD benefits from low residual stresses and significantly lower sensitivity to porosity and cracking.
Our Additive Friction Stir Deposition process:
- Additive Friction Stir Deposition (AFSD)
- Disposition rates from up to 14 kg/h
- Heat is generated by the friction stirring process
- Process temperatures are approx. 60-90 % of the melting point of the base material
- Base material: square or rectangular printing material
- Plasticised material can be deposited in layers
- The process targets the production of large components (>300 mm side length up to several meters)
HIGHLIGHTS & BENEFITS
No melting - improved rigidity
This print technology does not reach the melting temperature, which keeps the thermal stresses in the component low. In addition, higher mechanical material properties are achieved compared to conventional build-up welding processes.
Wide range of materials
This technology can be applied to a wide range of commercially available metals, including aluminum, titanium, stainless steel and others.
Sustainable, environmentally friendly and resource-saving
By using additive manufacturing, the required components are set up close to the final contour so that the actual amount of material used is minimal. Subsequent post-processing of the components, e.g. by milling, is extremely efficient, as near-net-shape printing requires low machining rates. This also significantly reduces the processing time.
Customization
Customer-specific solutions and individual components are easy to implement using the AFSD process.
Repair
The process is also suitable for repair work (e.g. casting molds). It enables shorter maintenance times compared to the procurement of new parts.
Flexibility of application
With additive manufacturing, there are no limits to the design - even functions that cannot be realised with conventional manufacturing processes can be integrated. Moreover, complete assemblies can be constructed in a single process, e.g. cooling channels or hydraulic lines.
Short production times and flexibility
Complex components can be manufactured directly and no longer require time-consuming procurement times. In addition, customised modifications, e.g. in prototype construction or pre-series, can be implemented quickly and easily.
High deposition rate of up to 14 kg/hour.
due to patented application process.
Material mix
The process enables mixed joints of different materials (e.g. copper and aluminium).
Reduction of milling rates
By producing close contour components, the need for post-processing can be significantly reduced.
Flexibility in the material supply chain
High availability of the printing material.
Demo model
part printed - part milled.
Post-processing is carried out using conventional subtractive processes such as drilling, milling, grinding, etc. Similar to most common additive manufacturing processes, the AFSD process also requires reworking on the functional surfaces, as only rough surface structures can be produced due to the process.
Due to its wide range of applications, the FOOKE AM50 can be used in a variety of industries, supplementing traditional production processes with a flexible, precise and material-saving method:
Automotive industry, aerospace industry, railway vehicle industry, shipbuilding, defense industry, tool and mould making.
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 recent years, we have followed the rapid development in the field of additive manufacturing - especially metallic 3D printing - with interest. It is fascinating to see how the number of applications that rely on these innovative processes is growing. We have recognised this dynamic and have made a significant move: We have partnered with the company MELD from the USA! Since November 2023, we have been offering the 3D print head from MELD for the production of large, metallic components in our extremely rigid machine systems. What particularly excites us is that the MELD technology is based on a principle that is very similar to the already established FSW (Friction Stir Welding) process. In both processes, the base material is plastified, which requires similar process forces. We have put together a specialised team at Fooke to provide our customers and interested parties with advice and support in all matters relating to metallic 3D printing - from design to application. We look forward to setting new standards in the world of metallic 3D printing!”
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.
Kontaktieren Sie uns für eine Beratung und erfahren Sie, wie FOOKE Ihre Fertigung optimieren und Ihnen neue Marktchancen eröffnen kann.
Tel.: +49 (0) 2861 / 8009 - 222
E-Mail: sales@fooke.de
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!“