Metallpulver Philipp

Die automatische Druckerbeschickung für den Metall-3D-Druck ist eine geschlossene Systemlösung für die Additive Fertigung, die den Materialfluss von Metallpulver automatisiert. Das System ermöglicht das inerte Handling, die präzise Aufbereitung und die kontinuierliche Zufuhr von Metallpulvern zu 3D-Druckern. Durch die Automatisierung dieses Prozesses steigern Industrieunternehmen ihre Fertigungseffizienz, minimieren Stillstandzeiten und gewährleisten die Arbeitssicherheit im Umgang mit reaktiven oder feinkörnigen Materialien.

Systemaufbau: Ein dreistufiger Prozess für die Additive Fertigung mit Metallpulver

• Glovebox (Materialbereitstellung): Hier erfolgt die sichere und kontaminationsfreie Einschleusung der Rohstoffe unter geschützten Bedingungen.
• Siebmodul (Aufbereitung & Förderung): In dieser Stufe wird das Metallpulver aufbereitet und zum Druckermodul gefördert. Wenn Überkorn oder Verunreinigungen im Material auftreten, sorgt eine integrierte Ultraschall-Siebmaschine mit einer Grobgutausschleusung für deren sofortige und automatische Entfernung.
• Druckermodul (Versorgung & Rückführung): Diese Einheit versorgt den 3D-Drucker kontinuierlich mit frischem oder aufbereitetem Pulver. Gleichzeitig übernimmt das Modul den vollautomatischen Abtransport des ungeschmolzenen Restpulvers aus dem Druckprozess.

Dieses System zeichnet sich durch seine Anpassungsfähigkeit aus: Sind spezifische Rohstoffeigenschaften, abweichende Einschleusemöglichkeiten oder veränderte Fördermengen gefordert, lässt sich die Anlage flexibel auf diese Parameter skalieren.

Prozesssicherheit und Anlageneffizienz im Metall-3D-Druck

Die Integration dieses Beschickungssystems bietet merkliche Vorteile durch die Prozesssicherheit, die Materialeffizienz und eine optimierte Maschinenlaufzeit:

• Vollständig inertisiertes Handling: Der gesamte Prozesskreislauf, vom Einschleusen über das Aufbereiten bis zum Ausschleusen der Metallpulver, erfolgt unter inerten Bedingungen. Das schützt das Material vor einer Degradation und das Personal vor Gefahrenstoffen.
• Verarbeitung anspruchsvoller Materialien: Die Anlage gewährleistet ein sicheres Handling selbst bei feinkörnigen und schwer fließenden Metallpulvern.
• Kontinuierlicher Betrieb: Die Glovebox ist so konzipiert, dass ein Nachfüllen von Pulver auch während des laufenden Druckvorgangs möglich ist. Das eliminiert die Stillstandzeiten von Maschinen und erhöht den ROI der Druckanlagen.
• Zentrale Skalierbarkeit: Eine einzige Glovebox kann als Zentralanlage konfiguriert werden, um mehrere 3D-Drucker gleichzeitig zu bedienen. Das reduziert die Infrastrukturkosten in größeren Maschinenparks.
• Datenbasierte Prozessoptimierung: Über zusätzliche Software-Tools ermöglicht das System die umfassende Auswertung und Analyse der Maschinen- und Prozessdaten zur kontinuierlichen Qualitätssicherung in der Fertigung.

Modulübersicht: Pulverbeschickung für die Additive Fertigung

Die automatische Anlage zur Druckerbeschickung für die Additive Fertigung gliedert sich in drei aufeinander abgestimmte Hardware-Module: die Glovebox, das Siebmodul und das Druckermodul. Dieses geschlossene System automatisiert den Materialkreislauf von Metallpulver im Metall-3D-Druck.

Glovebox: Kontaminationsfreie Materialeinschleusung

Die Glovebox dient als geschlossene Beladestation, in der das Rohmaterial unter vollständig inerten Bedingungen in den Systemkreislauf eingebracht wird, um eine Oxidation und Kontaminationen zu verhindern.

• Inertisierter Startprozess: Bei einer Neubeschickung werden die Pulvergebinde über eine Beladetür in die Kammer gestellt. Die Anlage füllt den Raum sofort mit Schutzgas, um eine reaktionsfreie Umgebung zu schaffen.
• Sichere Handhabung: Über die integrierten Handschuhe entleert das Personal die Kunststoffflaschen oder Kanister sicher in den Vorratsbehälter. Von dort startet der pneumatische Transport zu den angeschlossenen Siebmodulen.
• Flexibles Ausschleusen: Wenn ungenutztes Metallpulver, entweder während der Schichterzeugung (Layering) oder nach Abschluss des Druckjobs, nicht im Kreislauf verbleiben soll, dann ermöglicht die Glovebox eine sichere und geschlossene Ausschleusung unter konstanter Schutzgas-Atmosphäre.

Siebmodul: Ultraschall-Aufbereitung und Materialtrennung

Das Siebmodul ist eine direkt in den 3D-Drucker integrierte Ultraschall-Siebeinheit. Sie bereitet das pneumatisch zugeführte Material auf und garantiert eine reproduzierbar hohe Pulverqualität für das Endbauteil.

• Präzise Fraktionierung: Eine hochfrequente Ultraschall-Schwingung siebt das Pulver effizient und materialschonend. Das verwertbare Feingut fällt durch das Sieb und wird pneumatisch an das Druckermodul weitergeleitet. Das Grobgut wird über die Siebfläche in einen separaten Auslauf transportiert und automatisch aus dem Prozess ausgeschieden.
• Reduzierte Rüstzeiten: Befreit die permanente Ultraschall-Schwingung die Siebfläche bereits während des laufenden Betriebs kontinuierlich von Anhaftungen (Selbstreinigungseffekt), verlängern sich die Wartungsintervalle und die maschinellen Rüstzeiten sinken.

Druckermodul: Prozesssichere Pulverzufuhr und atmosphärische Trennung

Das Druckermodul bildet die direkte Hardware-Schnittstelle zum 3D-Drucker. Es übernimmt die finale Dosierung des Pulvers und organisiert den Rücktransport des ungenutzten Restmaterials.

• Materialabscheidung und Verteilung: Ein integrierter Abscheider trennt das ankommende Metallpulver zunächst präzise vom pneumatischen Fördergas. Anschließend beschickt eine Verteilschnecke bis zu zwei Maschineneinläufe punktgenau mit dem aufbereiteten Material.
• Druckstabilität im Bauraum: Eine integrierte Klappenschleuse, die den Förderkreislauf atmosphärisch vom eigentlichen Druckraum abtrennt, verhindert qualitätsmindernde Druckschwankungen im 3D-Drucker.
• Automatischer Rücktransport: Je nach spezifischer Konstruktion des Druckers fängt ein Sammeltrichter das beim Bauprozess abgestriffene Pulver auf und stellt es für den sofortigen Rücktransport in das Pulverversorgungsmodul bereit.