Revolutionierung der Herstellung von Windschutzscheiben mit dem Flexbot

REDU, das Bildungszentrum in Lappland, bietet jungen Erwachsenen eine hochmoderne Ausbildung, um wettbewerbsfähige Arbeitskräfte zu schaffen. Es ist die größte Berufsschule in Finnisch-Lappland und bildet junge Fachkräfte in vielen Berufen aus. REDU ist ein wichtiges Bindeglied zwischen Bildung und Industrie, das den Unternehmen Zugang zu den neuesten Technologien verschafft und gleichzeitig ihre künftigen Arbeitskräfte ausbildet und versorgt. Sie haben ein Pionierprojekt durchgeführt, bei dem ihr Flexbot für die additive Fertigung in großem Maßstab eingesetzt wurde. Diese Fallstudie untersucht die Herausforderungen, mit denen REDU konfrontiert war, die innovative Lösung, die der Flexbot bot, und die hervorragenden Ergebnisse, die in ihrem ersten 3D-Druckprojekt erzielt wurden.

Herausforderungen

Bevor sie den Flexbot in ihre Organisation integrierten, hatten die Projektbetreiber Jakob Haerting und Severi Salmirinne nur begrenzte Erfahrung mit dem 3D-Druck in großem Maßstab. Die Herausforderung bestand darin, ein komplexes Windschutzscheibenwerkzeug herzustellen, das aus zwei Teilen besteht, die durch ein Scharnier miteinander verbunden sind. Die Form sollte als Presse dienen, um PC/PET-Platten in die gewünschte Form einer Windschutzscheibe zu bringen. Obwohl es sich um eines der ersten Projekte nach der Bedienerschulung bei CEADs handelte, zögerten sie nicht, diese Herausforderung anzunehmen.

Flexbot-Lösung

Der Flexbot, eine hochmoderne roboterbasierte Technologieplattform für die additive Fertigung, erwies sich als die perfekte Lösung für die Herausforderung von REDU. Dieser modulare 3D-Drucker bot die notwendige Flexibilität beim Drucken und Bearbeiten unterschiedlicher Teile, eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Metallformen sowie eine ressourceneffiziente, d. h. nachhaltige Lösung für die Herstellung einer Windschutzform für den industriellen Einsatz. Darüber hinaus wirft diese Fallstudie ein Licht auf eine zusätzliche Ebene der Komplexität: Jakob und sein Kollege mit juristischem und zimmermannsmäßigem Hintergrund hatten so gut wie keine Erfahrung im 3D-Druck, abgesehen von einigen Drucken auf FDM/SLA-Maschinen. Als Neulinge auf dem Gebiet des industriellen 3D-Drucks bewegten sie sich auf diesem Neuland, wobei die Form ihr erstes echtes Projekt war. Bevor sie mit dem Projekt begannen, erhielten sie eine Bedienerschulung vor Ort, die vom CEAD-Team als Teil der Flexbot-Installation durchgeführt wurde. Auf diese Weise werden neue Bediener darin geschult, das Flexbot-System selbstständig zu nutzen

Als Material für die Gussformen wurde UPM Formi 3D 20/19 gewählt. Gleich nach der Schulung begannen sie erfolgreich mit dem Druck von Testwürfeln und der Feinabstimmung der Einstellungen, bevor sie mit der Form fortfuhren. Das war ein großer Schritt, denn die Form war weitaus komplexer als ein Würfel. Außerdem ging es bei dem Projekt nicht nur um den 3D-Druck: Die Bearbeitung des Teils sollte die gewünschte Endbearbeitung der Form sicherstellen. Hierfür konnte auch der Flexbot von CEAD eingesetzt werden, da es sich um eine hybride Technologieplattform handelt, die es dem Bediener ermöglicht, zwischen einem 3D-Druck-Granulat-Extruder und einem CNC-Fräskopf zur Fertigstellung des Teils zu wechseln.

Ergebnisse

Die Ergebnisse waren schlichtweg bemerkenswert. Das Werkzeug für die Windschutzscheibe, das 900 mm hoch und 600 mm breit ist und etwa 37 kg wiegt, wurde aus dem Material UPM Formi 3D 20/19 gedruckt. Die anfänglich vorsichtige Herangehensweise zeigte sich in der konservativen Schichtzeit von 216 Sekunden, da man anfangs befürchtete, dass die Scheibe an Überhängen zusammenbrechen könnte. Nachfolgende Tests, bei denen man sich von CEAD beraten ließ, ermöglichten eine Optimierung der Schichtzeit auf beeindruckende 120 Sekunden ohne Zusammenbrüche. Auch die maschinelle Bearbeitung stellte eine neue Herausforderung dar. Die unteren 30 cm der Formen wurden sorgfältig getestet und angepasst, bevor die gesamte Struktur bearbeitet wurde. Dabei wurde eine Abfolge von Schruppbearbeitungen durchgeführt und die Oberfläche schließlich mit einem 8-mm-Kugelfräser und einer Zustellung von 0,25 mm geschliffen. In Anbetracht der anspruchsvollen Form und der Tatsache, dass es sich um ihr erstes Projekt handelte, wählten sie einen vorsichtigeren Ansatz. Dies führte zu einer bemerkenswert glatten Oberfläche. Die Form wurde erfolgreich eingesetzt. Die beiden Teile der Form wurden mit einem Scharnier verbunden und dienen nun als Presse. Eine 3 mm dicke Platte (PC/PET-Mischung) wird erhitzt und in den bearbeiteten Raum zwischen den Formen gepresst, wobei die Platte in die gewünschte Form gebracht wird.

Die Gesamtdauer des Projekts, einschließlich Planung, Prüfung und Bearbeitung, betrug etwa einen Monat. Wenn man bedenkt, dass dies eines ihrer ersten Projekte war und sie keine Erfahrung mit 3D-Druck oder CNC-Fräsen in großem Maßstab hatten, ist dies ein beeindruckendes Ergebnis. Jakob und Severi haben während dieser transformativen Reise Engagement und Hingabe gezeigt.

Warum CEAD

„Die Möglichkeiten des Systems und das tolle Team dahinter haben uns von Anfang an überzeugt.“ – Jakob Haerting, Spezialist für CNC-Bearbeitung und 3D-Druck, REDU