Funktion: Großformatige, dichte Kanister aus Polypropylen bei Washtec Cleaning Technology GmbH

Polypropylen galt lange Zeit als unmöglich zu drucken, gerade bei großen Bauteilen. Die Gründe dafür sind die starke Schwindung un die Schwierigkeit bei der Druckbetthaftung. HAGE3D ist es gelungen, Prozess und Maschine für die erfolgreiche Fertigung von Polypropylen-Bauteilen zu entwickeln und erfolgreich im Markt zu etablieren. Die Firma Washtec (LINK) hat den HAGE3D 140L seit geraumer Zeit erfolgreich im Einsatz und druckt großformatige, dichte Polypropylen Kanister, Betriebsmittel und andere, innerbetriebliche Funktionsbauteile. Wir haben DI Stefan Mayer und Dr. Andreas Sattler von Washtec zum Interview getroffen, um mit Ihnen über den Einsatz Additiver Fertigung bei Washtec zu sprechen.

 

Der 3d-gedruckte Polypropylen Kanister
Der fertig gedruckte, dichte Kanister

HAGE3D: Ich begrüße herzlich Herrn DI Stefan Mayer und Herrn Dr. Andreas Sattler. Können Sie uns kurz etwas über Ihre Aufgaben im Unternehmen Washtec erzählen.

Sattler: Wir sind beide im Bereich der Vorentwicklung tätig., d.h. alles was grundlegende Entwicklung ist. Dazu zählen auch neue Fertigungsverfahren, neue und verschiedene Werkstoffe, neue Konzepte als auch Mess- und Nachweismethoden.

Wir haben in der Vorentwicklung grob in drei Schwerpunkte:

  • Analytik
  • Materialien / Werkstoffe
  • Verfahrenstechnik

 

HAGE3D: Hatten Sie bereits Erfahrung mit additiven Verfahren in der Vorentwicklung und warum haben Sie sich für die Werkstoffextrusion entschieden?

Mayer: Wir haben bereits einige Erfahrung mit 3D – Dienstleistern, d.h. wir haben additiv gefertigte  Funktionsprototypen – das war für uns wichtig – bezogen und entsprechende Voruntersuchungen und eine Materialselektion durchgeführt. In den letzten 1-2 Jahren gab es einen deutlichen Zuwachs hinsichtlich industrieller Werkstoffe als auch Verfahren.  Bis vor 2-3 Jahren hatten wir primär PA12  als Werkstoff zur Verfügung.  Aber die Anforderungen unserer Funktionsprototypen hinsichtlich Dauerfeuchtigkeit als auch die chemischen Anforderungen führten zu starken Einschränkungen der Werkstoffe und somit auch der Verfahren.

Zudem mussten wir auch bei einem Dienstleister sehr genau prüfen, wie die Teile gefertigt worden sind. Eine Betrachtung der Außenkontur ist hier leider wenig aussagekräftig gewesen.  Ein Problem der Lohnfertigung bleibt zudem die Vertraulichkeit der Daten als auch die 2-3wöchige Lieferzeit großvolumiger Bauteile. Auch die Größeneinschränkung im SLS – Verfahren war kritisch. Dies führte zum Entschluss der Beschaffung einer eigenen Maschine.

Sattler: Wir haben in der Dienstleistung größtenteils Bauteile im SLS und andere Pulverbettverfahren aufgrund der konsistenten Qualität bezogen. Im SLS ist das Pulverhandling mit offenem Pulver bzw. Pulverrecycling jedoch aufwendig. Gegen eine eigene Anlage sprach auch, dass Material nicht einfach und schnell gewechselt werden kann. Die Grundporosität von SLS-Bauteilen erfordert für dünnwandige, dichte Bauteile zudem eine nachfolgende Zusatzbehandlung. Das bedingt aber auch die Verwendung von Zusatzchemikalien, welche mit unseren Medien in Berührung kommen. Und letztlich ist für unsere Anwendung PP das bevorzugte Material, welches damals und aktuell als Pulver nicht verfügbar ist.

Das Verfahren der filamentbasierten Werkstoffextrusion war daher aufgrund der Materialvielfalt, der Oberfläche und der Nachbehandlung für uns interessant und wir haben dazu einen kompetenten Partner gesucht.

 

Drcukprozess des Polypropylen Kanisters
Der großformatige, dichte Kanister wird gedruckt.

HAGE3D: Wie sind Sie auf HAGE3D aufmerksam geworden?

Mayer: HAGE3D ist einer der wenigen Hersteller, welcher Maschinen mit großem Bauraum herstellt – und die Bauräume sind temperiert. Zum damaligen Zeitpunkt war dies kaum verbreitet. Aber auch die maschinenbauliche Ausführung unterscheidet sich deutlich von der Makerszene. Es ist nicht einfach ein kleiner Drucker, der größer skaliert wurde. Der solide Maschinenbau zeigte sich somit auch bei der Oberfläche der Bauteile. Es ist einfach echter Maschinenbau.

Sattler: Zudem war der Hintergrund des Unternehmens mit HAGE Sondermaschinenbau als auch die Unternehmensgröße für uns wesentlich, da wir einen Partner wollten, welcher sich mit uns mitentwickeln kann. Man stellt sich natürlich die Frage: Was ist in zwei Jahren?

Mayer: Und Hage hat einfach ein Standbein im Maschinenbau in der Muttergesellschaft, welcher deutlich länger existiert. Das schafft natürlich Vertrauen. Auf der Formnext 2017 gab es den ersten Kontakt und wir haben festgestellt, dass HAGE3D hier an ähnlichen Fragestellungen interessiert war wie wir, u.a. das Thema der Dichtigkeit der Bauteile.  HAGE3D hatte zudem damals bereits Erfahrung mit PP im Rahmen eines F&E Projektes mit einem universitären Partner.

Bei anderen Firmen hieß es einfach generell „PP gibt es nicht, haben wir nicht, machen wir nicht!“.

 

HAGE3D: Wie hat das Projekt gestartet?

Mayer: Bei einem Folgetermin in Obdach (Anm: HAGE3D Hauptsitz in Österreich) wurde eine Machbarkeitsstudie diskutiert und fixiert mit dem Ziel, ein damals „undenkbar großes PP – Bauteil in dicht“ herzustellen.

Damit wollten wir intern zeigen, dass die Technik geeignet ist, um Funktionsbauteile in richtiger Qualität zu produzieren als auch die Sicherheit schaffen, in den nächsten Jahren die richtige Technologie aber auch Maschine zu verwenden.

Da war es ein großer Vorteil für uns, dass HAGE3D ein eigenes Technikum hat und wir gemeinsam die Materialselektion und Entwicklung machen konnten. Dazu brauchte es ja auch entsprechendes Prozessverständnis für den Projekterfolg. Nach wenigen Iterationsschritten lag ein positives Resultat vor. Somit war die interne Investitionsfreigabe einfach.

Sattler: PP hat als Werkstoff für uns eine strategische Perspektive. Im Prototypenbau drucken wir Abstreifer, Abdeckungen, Halter, Adapter…  Dies sind Bauteile, welche mechanisch nicht hoch belastet sind. Aber Bauteile aus PP sind einfach schwer „kaputtzukriegen“, die hohe Reißdehnung darf man nicht unterschätzen.  Und hinsichtlich Kosten und chemischer Beständigkeit ist PP der optimale Werkstoff für uns.

 

DI Stefan Mayer & Dr. Andreas Sattler vor dem HAGE3D 140L

HAGE3D: Können Sie die Auftragsabwicklung und IBN beschreiben?

Mayer: Alles problemlos und solide, kann hier nur Positives berichten bzw. nichts Negatives sagen. Die IBN war eine zweitägige Inbetriebnahme mitsamt Schulung – es hat alles funktioniert.

Sattler: Die Maschine selbst zu bedienen ist natürlich doch noch etwas Anderes. Wir haben mit Standard-Werkstoffen, d.h. mit ABS begonnen. Das hat auch von Tag 1 an funktioniert.

Mayer: Aber wie bei jedem Anlauf gibt es eine deutliche Lernkurve. Und man muss festhalten: Das ist kein Spielzeug mehr, es ist eine Fertigungsmaschine. Der Druck mit PP ist entsprechend komplex, aber hier hat der telefonische Anwendersupport gut geklappt. Und somit sinkt die Fehlerquote systematisch.

 

HAGE3D: Wie verwenden Sie die Maschine nunmehr?

Sattler: Die Kanister sind funktionale Prototypteile, welche in der Serie durch ein Verfahren für große Stückzahlen ersetzt werden. Aber die Bauraumnutzung kann durch die Kanister, welche funktional verwendbar sind, geprüft werden.

Mayer: Wir produzieren auch für die Evaluierung – und das ist wichtig für uns – Funktionsbauteile und keine Anschauungsobjekte über Nacht für Tests und im Prototypenbau. Eingesetzt wird die HAGE3D Maschine auch – abseits von PP ­ – für verschiedene Bauteile wie Vakuumgreifer mit integrierten Kanälen, Auflagen für den Fügeprozess, Hilfsvorrichtungen, Abdeckungen und Verkleidungsteile, also im Bereich der Fertigungstechnik und Fertigungshilfsmittel.

In einem dritten Schritt sind Funktionsteile für den Serienhochlauf und große Teile in der Serie unter 10 Stück geplant.

Sattler: Der große Vorteil in der Entwicklung ist für uns einfach auch, dass wir Designs sofort drucken und am Folgetag anpassen und wieder drucken können. Diese Schnelligkeit hat uns schon sehr weitergeholfen.

 

Washtec ist der weltweit führende Anbieter von innovativen Lösungen rund um die Fahrzeugwäsche. Über 1.800 Mitarbeiter in mehr als 80 Ländern gestalten die Zukunft des Waschgeschäfts. Mit innovativen Produkten, Prozessen und Lösungen setzt das Unternehmen immer wieder neue Standards im weltweiten Waschgeschäft. Das macht Washtec nicht nur zum Weltmarktführer, sondern auch zum Innovationsführer im Bereich der Fahrzeugwäsche.