‘Additive Manufacturing’ als service aan de klant

Berthold Hermle AG ontwikkelde met de MPA 42 namelijk een uiterst krachtig en nauwkeurig bewerkingscentrum, maar brengt het niet voor verkoop op de markt. De unit wordt immers bij dochteronderneming Hermle Maschinenbau GmbH in Ottobrunn, een dienstverlener op het vlak van additive manufacturing, gebruikt om hybride componenten voor klanten te vervaardigen. De specialist weet perfect wat onder andere matrijzenbouwers willen – hoge kwaliteit en korte levertermijn – en speelt daar perfect op in.

Terwijl in gebruikelijke freesmachines de werkstukken na bewerking minder massa hebben, verlaten ze de MPA 42 net aanzienlijk groter. In deze innovatieve machine van Hermle wordt metaalpoeder immers met een thermisch spuitproces laag voor laag tot massieve werkstukken samengeperst, waarna de nodige details ingefreesd worden. “Achter een geluiddempende behuizing vinden we een sterk aangepast vijf­assig bewerkingscentrum type C 42 U. Naast de freesspindel is deze machine uitgerust met een Laval nozzle, die versneld metaalpoeder aanvoert en dat gericht op een vastgeklemd werkstuk schiet”, vertelt bedrijfsleider Rudolf Derntl. “De geometrie van de nozzle in combinatie met een oververhitte waterdamp en stikstof zorgen ervoor dat het poeder de supersonische snelheid haalt, die nodig is om de deeltjes zo te laten vervormen dat ze zich direct op het werkstuk vasthechten. Achterin bevinden zich een stoomgenerator en vijf poedertransporteurs.”

Deze technologie werkt met diverse metalen en bij Hermle gebruiken ze warm- en koudvervormende staalsoorten, maar ook koper en Ampcoloy. Koper voert de warmte veel sneller af dan het staal van de gereedschappen. De combinatie van koper en staal biedt dan ook voordelen bij het ontwerp van spuitgietmatrijzen. Met additive manufacturing brengt Hermle koper aan waar geen ruimte is voor koelkanalen. Tijdens het spuitgietproces voert de koperen kern de warmte veel sneller dan staal af naar het dichtstbijzijnde koelkanaal. Daardoor wint de gebruiker kostbare koeltijd en wordt de oppervlaktekwaliteit van de kunststofelementen verbeterd. “De vijf assen laten toe om de poederstraal onder bijna elke hoek op het werkstuk te richten, waardoor een maximale ontwerp­vrijheid ontstaat. Zo kunnen bijvoorbeeld koelkanalen op gebogen oppervlakken aangebracht worden. De werkruimte van de C 42 U beperkt de lengte en breedte afhankelijk van de geometrie tot 600 mm, maar de compo­nenten zijn toch meestal kleiner. Deze machine is ideaal voor de productie van cilindrische en conische onderdelen. Met behulp van MPA kunnen bijvoorbeeld ook verwarmingsdraden en temperatuurbewakingssensoren in staal of koper ingebed worden en zo in het gereedschap geïntegreerd worden, waardoor de temperatuurregeling nog efficiënter geregeld kan worden. “Bij Hermle hebben we in de loop der jaren veel kennis opgebouwd. We weten welke materiaalcombinaties zinvol zijn, hoe men koelkanalen en functionele elementen kan integreren en kunnen matrijzen uit één stuk ontwerpen”, vult de bedrijfsleider aan. “We verkopen geen machines, maar knowhow. We bieden onze klanten een betere kwaliteit en kortere levertijden, die met andere technologieën moeilijk bereikt kunnen worden.”

Deze MPA 42 vormt het hart van de service op vlak van additieve productie. Aangezien geen enkel softwarehuis de geschikte CAD/CAM-oplossing voor dit bijzonder proces – frezen, opbouwen, frezen – kon bieden, hebben de specialisten van Hermle deze ook zelf geschreven. “In 95% van de gevallen krijgen we een halffabrikaat binnen, dat door de klant op een freesmachine voorbereid werd. Het werkstuk wordt gecontroleerd en vervolgens in een verwarmingsstation tot circa 300 °C opgewarmd. Ook tijdens het opbouwproces zal de temperatuur op niveau gehouden worden”, sluit Derntl af. “De poederstralen realiseren opbouwsnel­heden van 200 tot 400 cm³/h, bij koper zelfs bijna 1.000 cm³/h. Na het op­bouwen worden de nodige details in het werkstuk gefreesd.”