Druck großer, komplexer Automobilverkleidungen für Magna International
Magna International benötigte 10 große Behälter für elektrische Komponenten von Testfahrzeugen. Der 3D-Druck war die einzige Option, doch der großformatige Laser-SLA-Druck war zu teuer, zu langsam und die Teile wären im Einsatz nicht funktionsfähig gewesen. Dies ist die Geschichte einiger der größten Teile, die im Radikal-Druckverfahren hergestellt wurden – mit einer Genauigkeit in der Z-Achse von durchschnittlich +/- 0,065 % – gedruckt auf Liquid Crystal .
Der Entwurfs- und Druckprozess
Schritt 1 – Konstruktion für den additiven Druck
Obwohl das von Magna International bereitgestellte Design die Richtlinien für die additive Fertigung (AM) berücksichtigt hatte, war dennoch eine Designoptimierung erforderlich. Das ursprüngliche Design hätte sich in der Produktion verzogen, doch Photocentric Gestaltungsfreiheit bei den nicht sichtbaren Oberflächen, sofern wir die Außenabmessungen einhielten und bei insgesamt 18 kritischen Maßen innerhalb der Toleranzen blieben. Es wurde eine Gyroid-Ausfüllung mit einer Struktur von 1,2 mm × 12 mm hinzugefügt. Um die Toleranzen einzuhalten, wurde eine Korrektur des Entwurfs um eine Schrumpfung von 0,5 % in x:y und 0,1 % in z vorgenommen.
Schritt 2 – Unterstützung bei der Einhaltung der Bauteil-Toleranzen
Das Bauteil wurde in einem Winkel von 60 Grad ausgerichtet, um plötzliche Kraftschwankungen während des Druckvorgangs auszugleichen. Das Stütznetz wurde mithilfe der automatischen Stützfunktion der Software „Voxel Dance“ für Photocentric generiert. Die Stützdichte wurde auf das erforderliche Minimum reduziert, um den Verbrauch an Stützharz zu senken und Schleifspuren zu vermeiden. Die Stützspitzen wurden auf 0,6 mm optimiert, um einen Kompromiss zwischen der erforderlichen minimalen physikalischen Stabilisierung des Bauteils und einer einfachen Entfernung der Stützen zu erzielen.
Die Ausschnitte verziehen sich, da sich die Kräfte ändern, sobald die offene Seite erreicht ist. Um die Maßgenauigkeit der Ausschnitte zu gewährleisten, können Sie Stützen einfügen oder – was einfacher ist – dünne 3-mm-Blindplatten mit einigen Befestigungspunkten einfügen.
Schritt 3 – Drucken
Die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Gehäuses wurden durch das BASF-Harz EPD2006 erfüllt.
Die unterstützte Datei wurde auf einen Liquid Crystal geladen.
Die Datei wurde in Schichten von 100 µm gedruckt, was 68 Stunden dauerte (7223 Schichten). Das Teil wog 4591 g, davon entfielen 2062 g auf Stützstrukturen.
Schritt 4 – Waschvorgang
Am Ende des Druckvorgangs war überschüssiges Harz von der Plattform abgetropft und in den Tank zurückgeflossen. Die Plattform wurde über den Photocentric zur Photocentric XL-Einheit befördert. Die Tür wurde verriegelt, die Waschpumpe eingeschaltet und die Plattform auf Dauerbetrieb eingestellt. Der Bediener sprühte mit dem Waschstab eine zirkulierende Lösung aus Photocentric Cleaner 30 auf alle Bereiche des Teils. Die vollständige Reinigung dauerte 15 Minuten. Am Ende des Waschzyklus wurde der Sumpf mit der Reinigungsflüssigkeit zurück in den IBC-Behälter für Waschflüssigkeit abgelassen und die Pumpe auf Spülen umgeschaltet. Das Teil wurde 5 Minuten lang mit Wasser gespült, um alle verbleibenden Reinigungsflüssigkeitsreste zu entfernen. Da verbleibendes Wasser weiße Flecken auf den Teilen hinterlassen kann, wurde der Luftdüsenstab einige Minuten lang eingesetzt.
Schritt 5 – Aushärtungsprozess
Anschließend wurde die Plattform mithilfe des Plattformtransfers auf den Photocentric XL verlegt. Die Plattform wurde kontinuierlich gedreht, um eine gleichmäßige Aushärtung zu gewährleisten. Die Nachbehandlung erfolgte umfassend mit einer Kombination aus hochintensivem Licht mit zwei Wellenlängen (405 nm und 460 nm) und einer Temperatur von 60 °C über einen Zeitraum von insgesamt 5 Stunden.
Schritt 6 – Entfernen der Stütze
Die feinen Stützstrukturen von Voxel Dance ließen sich leicht vom Druckobjekt ablösen, wobei geringfügige Erhebungen zurückblieben, die anschließend abgeschliffen wurden. Die gesamte Zeit für das Entfernen der Stützstrukturen betrug 15 Minuten.
Schritt 7 – Einlagen hinzufügen
Wir haben uns entschieden, das Teil mit einem Exzenterschleifer etwa 120 Minuten lang weiterzuschleifen, um eine optimale Oberflächenqualität zu erzielen. Die benötigten Einsätze wurden in die Aussparungen eingeschlagen. Anschließend wurde das Teil mit einer Grundierung und einer schwarzen Deckschicht lackiert.
Schritt 8 – Iteratives Lernen
Wenn Sie bereits ein ähnliches Bauteil hergestellt haben, wissen Sie, wie genau das Bauteil dem CAD-Modell entspricht. Wenn Sie eine neue, komplexe Geometrie drucken, kann es zu Abweichungen von den Toleranzen oder zu Fehlern kommen; diese werden gemessen und anschließend schrittweise verbessert.
Der Entwurfs- und Druckprozess
Schritt 1 – Konstruktion für den additiven Druck
Obwohl das von Magna International bereitgestellte Design die Richtlinien für die additive Fertigung (AM) berücksichtigt hatte, war dennoch eine Designoptimierung erforderlich. Das ursprüngliche Design hätte sich in der Produktion verzogen, doch Photocentric Gestaltungsfreiheit bei den nicht sichtbaren Oberflächen, sofern wir die Außenabmessungen einhielten und bei insgesamt 18 kritischen Maßen innerhalb der Toleranzen blieben. Es wurde eine Gyroid-Ausfüllung mit einer Struktur von 1,2 mm × 12 mm hinzugefügt. Um die Toleranzen einzuhalten, wurde eine Korrektur des Entwurfs um eine Schrumpfung von 0,5 % in x:y und 0,1 % in z vorgenommen.
Schritt 2 – Unterstützung bei der Einhaltung der Bauteil-Toleranzen
Das Bauteil wurde in einem Winkel von 60 Grad ausgerichtet, um plötzliche Kraftschwankungen während des Druckvorgangs auszugleichen. Das Stütznetz wurde mithilfe der automatischen Stützfunktion der Software „Voxel Dance“ für Photocentric generiert. Die Stützdichte wurde auf das erforderliche Minimum reduziert, um den Verbrauch an Stützharz zu senken und Schleifspuren zu vermeiden. Die Stützspitzen wurden auf 0,6 mm optimiert, um einen Kompromiss zwischen der erforderlichen minimalen physikalischen Stabilisierung des Bauteils und einer einfachen Entfernung der Stützen zu erzielen.
Die Ausschnitte verziehen sich, da sich die Kräfte ändern, sobald die offene Seite erreicht ist. Um die Maßgenauigkeit der Ausschnitte zu gewährleisten, können Sie Stützen einfügen oder – was einfacher ist – dünne 3-mm-Blindplatten mit einigen Befestigungspunkten einfügen.
Schritt 3 – Drucken
Die Anforderungen an die Materialeigenschaften des Gehäuses wurden durch das BASF-Harz EPD2006 erfüllt.
Die unterstützte Datei wurde auf einen Liquid Crystal geladen.
Die Datei wurde in Schichten von 100 µm gedruckt, was 68 Stunden dauerte (7223 Schichten). Das Teil wog 4591 g, davon entfielen 2062 g auf Stützstrukturen.
Schritt 4 – Waschvorgang
Am Ende des Druckvorgangs war überschüssiges Harz von der Plattform abgetropft und in den Tank zurückgeflossen. Die Plattform wurde über den Photocentric zur Photocentric XL-Einheit befördert. Die Tür wurde verriegelt, die Waschpumpe eingeschaltet und die Plattform auf Dauerbetrieb eingestellt. Der Bediener sprühte mit dem Waschstab eine zirkulierende Lösung aus Photocentric Cleaner 30 auf alle Bereiche des Teils. Die vollständige Reinigung dauerte 15 Minuten. Am Ende des Waschzyklus wurde der Sumpf mit der Reinigungsflüssigkeit zurück in den IBC-Behälter für Waschflüssigkeit abgelassen und die Pumpe auf Spülen umgeschaltet. Das Teil wurde 5 Minuten lang mit Wasser gespült, um alle verbleibenden Reinigungsflüssigkeitsreste zu entfernen. Da verbleibendes Wasser weiße Flecken auf den Teilen hinterlassen kann, wurde der Luftdüsenstab einige Minuten lang eingesetzt.
Schritt 5 – Aushärtungsprozess
Anschließend wurde die Plattform mithilfe des Plattformtransfers auf den Photocentric XL verlegt. Die Plattform wurde kontinuierlich gedreht, um eine gleichmäßige Aushärtung zu gewährleisten. Die Nachbehandlung erfolgte umfassend mit einer Kombination aus hochintensivem Licht mit zwei Wellenlängen (405 nm und 460 nm) und einer Temperatur von 60 °C über einen Zeitraum von insgesamt 5 Stunden.
Schritt 6 – Entfernen der Stütze
Die feinen Stützstrukturen von Voxel Dance ließen sich leicht vom Druckobjekt ablösen, wobei geringfügige Erhebungen zurückblieben, die anschließend abgeschliffen wurden. Die gesamte Zeit für das Entfernen der Stützstrukturen betrug 15 Minuten.
Schritt 7 – Einlagen hinzufügen
Wir haben uns entschieden, das Teil mit einem Exzenterschleifer etwa 120 Minuten lang weiterzuschleifen, um eine optimale Oberflächenqualität zu erzielen. Die benötigten Einsätze wurden in die Aussparungen eingeschlagen. Anschließend wurde das Teil mit einer Grundierung und einer schwarzen Deckschicht lackiert.
Schritt 8 – Iteratives Lernen
Wenn Sie bereits ein ähnliches Bauteil hergestellt haben, wissen Sie, wie genau das Bauteil dem CAD-Modell entspricht. Wenn Sie eine neue, komplexe Geometrie drucken, kann es zu Abweichungen von den Toleranzen oder zu Fehlern kommen; diese werden gemessen und anschließend schrittweise verbessert.