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Shop System

Desktop Metal Shop System: Metal Binder Jetting für die industrielle Serienfertigung

Das Desktop Metal Shop System ist ein industrielles Metal Binder Jetting System für die wirtschaftliche Herstellung komplexer Metallbauteile. Als eines der weltweit ersten speziell für Maschinenbau, Fertigungsbetriebe und metallverarbeitende Unternehmen entwickelten Binder Jetting Systeme ermöglicht das System die schnelle und kosteneffiziente Serienproduktion von Metallteilen.

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Frederik Nußbaumer
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Druckprozess

Das Desktop Metal Shop System basiert auf dem Metal Binder Jetting Verfahren, bei dem Metallpulver schichtweise verarbeitet und durch ein flüssiges Bindemittel selektiv verbunden wird. Anschließend erhalten die Bauteile durch den Sinterprozess ihre endgültige Festigkeit und Materialdichte. Dieses Verfahren ermöglicht eine deutlich höhere Produktivität als klassische laserbasierte Metall-3D-Druckverfahren und eignet sich besonders für mittlere bis hohe Stückzahlen. Das Metal Binder Jetting Verfahren besteht aus drei Schritten

Schritt 1 – Drucken

Das Binder-Jetting-Verfahren beschreibt den schichtweisen Auftrag von Metallpulver. Über mehrere tausend Düsen wir anschließend entsprechend des Bauteilquerschnitts ein Bindemittel aufgetragen, um das lose Pulver zu binden. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Bauvolumen mit den Metallteilen und losem Pulver gefüllt ist.

Nach Abschluss des Druckprozesses und dem aushärten des Bindemittels werden die Bauteile mit einem Baukasten in eine Pulverstation gebracht, wo das lose Pulver entfernt wird. Das lose Pulver wird über ein integriertes Pulverrecycling-System zu 98% zurückgewonnen.

Nach dem Entpulvern werden die Metallteile in einem Ofen bei Temperaturen bis zu 1400 °C gesintert. Bei Temperaturen nahe des Schmelzpunktes entweicht das Bindemittel aus dem Bauteil und die Molekülketten verschmelzen miteinander, wodurch sich die gewünschten mechanischen Eigenschaften erzielen lassen. Das fertige Metallteil ist mit einem Gussteil mit einer Dichte von 98% vergleichbar.

Zentrale Vorteile

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Hochauflösender Druckkopf

Das Desktop Metal Shop System verfügt über einen industriellen Druckkopf mit rund 70.000 Düsen und ermöglicht damit einen hochauflösenden Metal Binder Jetting Prozess für komplexe Metallbauteile. Selbst feine Strukturen, kleine Details und filigrane Geometrien lassen sich präzise darstellen. Dadurch eignet sich das System besonders für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Genauigkeit und Oberflächenqualität.

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Skalierbare Fertigung

Das Desktop Metal Shop System wurde speziell für die skalierbare Serienfertigung entwickelt und ermöglicht die wirtschaftliche Produktion von mehreren zehntausend Metallteilen pro Jahr. Das flexible Bauvolumen ist je nach Konfiguration mit 4, 8, 12 oder 16 Litern verfügbar und kann optimal an unterschiedliche Produktionsanforderungen angepasst werden.

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Keine Stützstrukturen

Beim Metal Binder Jetting Verfahren werden keine Stützstrukturen benötigt, da die Bauteile während des Druckprozesses vollständig durch das umliegende lose Metallpulver stabilisiert werden. Dadurch lassen sich komplexe Geometrien, innenliegende Kanäle und filigrane Strukturen besonders effizient fertigen.

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LiveSinter

Mit der integrierten LiveSinter™ Software von Desktop Metal lässt sich das Schrumpfungs- und Verformungsverhalten der Bauteile während des Sinterprozesses simulieren und automatisch kompensieren. Insbesondere bei komplexen Metallbauteilen bietet LiveSinter™ einen entscheidenden Vorteil für reproduzierbare industrielle Produktionsprozesse im Metal Binder Jetting.

Anwendungen

Scherklinge
17-4 PH

Die klassische, hochpreisige Produktion von Schwerklingen durch Stanzen oder Metallspritzguss wird durch das Shop System ersetzt. Zudem wird die Fertigungsvorlaufzeit drastisch reduziert und ein strapazierfähiges Bauteil in der Massenfertigung produziert.

Schalthebel
17-4 PH

Dieser mit Textur versehene Schaltknauf ist ein Beispiel für kundenspezifische Serienbauteile. Mit dem Shop System können on-demand individuelle Teile gefertigt werden, wodurch die Designflexibilität erweitert und Lagerkosten vermieden werden.

Kraftstoffwirbler
17-4 PH

Dieser Wirbler wird verwendet, um das Dieselbrennstoffgemisch in den Brenner eines Motors zu drücken. Kleinste Veränderungen an der Geometrie des Bauteils können drastische Auswirkungen auf die Brennerleistung und den Kraftstoffverbrauch haben, sodass eine stetige Anpassung wichtig ist.

Qualifizierte Materialien

Werkstoffgruppe Beispiele Typische Anwendungen
Edelstahl 17-4ph – 1.4542 Funktionsbauteile, Medizinische Greifer
Edelstahl 316L – 1.4404 Lebensmittelindustrie
Edelstahl 304L – 1.4307 Energieindustrie
Kobaltlegierungen CoCrMo Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik
Nickelbasislegierungen IN625 – 2.4856 Luft- und Raumfahrt, Offshore, Chemieindustrie
Nickelbasislegierungen IN718 – 2.4668 Hochtemperaturanwendungen

FAQ's - Kundenfragen zum Desktop Metal Shop System

Was ist Metal Binder Jetting?

Metal Binder Jetting ist ein sinterbasiertes additives Fertigungsverfahren zur Herstellung metallischer Bauteile im industriellen 3D-Druck. Dabei wird Metallpulver schichtweise aufgetragen und selektiv mit einem flüssigen Bindemittel verbunden. Anschließend werden die gedruckten Bauteile entpulvert und in einem Sinterofen verdichtet, wodurch ihre endgültige Festigkeit und Materialdichte entsteht.

Das Verfahren gehört zur Familie der Binder Jetting Technologien und wurde speziell für die wirtschaftliche Serienfertigung komplexer Metallbauteile entwickelt.

Der Prozess umfasst typischerweise drei Schritte:

  1. Drucken

Eine dünne Schicht Metallpulver wird aufgetragen. Anschließend bringt ein Druckkopf das Bindemittel gezielt entsprechend der Bauteilgeometrie auf. Dieser Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht.

  1. Entpulvern

Nach dem Druck werden die sogenannten Grünteile aus dem Pulverbett entnommen und überschüssiges Pulver entfernt. Das lose Metallpulver kann dabei größtenteils wiederverwendet werden.

  1. Sintern

Die Grünteile werden anschließend in einem Sinterofen erhitzt. Dabei verbrennt zunächst das Bindemittel und die Metallpartikel verschmelzen zu einem dichten metallischen Bauteil mit hohen mechanischen Eigenschaften.

Metal Binder Jetting gehört zum Binder Jetting Verfahren und beschreibt die Verarbeitung von metallischen Werkstoffen.

Binder Jetting = Oberbegriff für das Verfahren mit verschiedenen Materialien

Metal Binder Jetting = spezialisierte Variante für die Herstellung von Metallbauteilen mit anschließender Sinterung

Im Vergleich zum klassischen Metal Injection Molding (MIM) bietet das Metal Binder Jetting Verfahren entscheidende Vorteile – insbesondere bei komplexen Geometrien, kürzeren Entwicklungszeiten und kleineren bis mittleren Stückzahlen.

Keine Werkzeugkosten: Beim Metal Binder Jetting werden keine Spritzgusswerkzeuge benötigt. Dadurch entfallen hohe Anfangsinvestitionen, die beim MIM-Verfahren schnell mehrere zehntausend Euro betragen können. Besonders bei kleinen und mittleren Serien ermöglicht dies eine deutlich wirtschaftlichere Produktion.

Schnellere Entwicklungs- und Markteinführung: Neue Bauteile können mit dem Metal Binder Jetting Verfahren innerhalb weniger Tage produziert und iterativ optimiert werden. Im Gegensatz dazu benötigt die Herstellung eines MIM-Werkzeugs häufig mehrere Monate. Dadurch verkürzt sich die Time-to-Market erheblich.

Wirtschaftliche Klein- und Mittelserienfertigung: Während sich MIM vor allem für sehr große Stückzahlen eignet, bietet Metal Binder Jetting Vorteile bei variablen Losgrößen und häufigen Designänderungen. Dadurch eignet sich das Verfahren ideal für:

  • Prototypen
  • Kleinserien
  • Ersatzteile
  • individualisierte Bauteile
  • iterative Produktentwicklung

Im Vergleich zu laserbasierten Metall-3D-Druckverfahren bietet Metal Binder Jetting insbesondere Vorteile bei:

  • Produktivität
  • Skalierbarkeit
  • Stückkosten
  • Bauraumausnutzung
  • Serienfertigung

Dadurch eignet sich das Verfahren besonders für industrielle Anwendungen mit höheren Stückzahlen.

Max Power Life Sciences GmbH ist ein nach DIN EN ISO 13485 zertifizierter Metall-3D-Druck Dienstleister für die Medizintechnik. Der Fokus liegt auf der Entwicklung und Fertigung medizintechnischer Instrumente und Komponenten mittels Metal Binder Jetting. https://maxpowerls.com/


Bildquelle: Max Power Live Sciences

Additive Willmann ist ein Metall-3D-Druck-Dienstleister aus dem Schwarzwald mit Fokus die Luft- und Raumfahrt. Das Unternehmen arbeitet mit Fertigungstechnologien wie SLM (Selective Laser Melting) und Metal Binder Jetting (MBJ). https://www.additive-willmann.com/

Bildquelle: https://www.additive-willmann.com/mbj-technologie/

Wenn Sie einen industriellen Metall 3D Drucker kaufen möchten, begleiten wir Sie von der ersten Machbarkeitsanalyse bis zur Installation und Prozessoptimierung. Dazu gehören:

  • Bauteil- und Kostenanalyse
  • Musterteilfertigung
  • Beratung zur Werkstoffauswahl
  • Installation und Schulung
  • Wartung und technischer Support

In unserem Technologiezentrum in Esslingen können Sie das Desktop Metal Shop System live erleben und Musterbauteile bewerten. Gerne unterstützen wir Sie bei der Evaluierung des passenden Metal Binder Jetting Systems für Ihre Anwendung.

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