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Experteninterview: Aconity3D Geschäftsführer Yves Hagedorn über die Unterstützung von Unternehmen bei Innovationen im Bereich der additiven Fertigung

Die Einführung des 3D-Metalldrucks kann eine Herausforderung sein, da Anwendungen entwickelt, Materialien und Prozesse qualifiziert werden müssen. Um diese Herausforderungen zu meistern, bietet das deutsche Unternehmen Aconity3D flexible 3D-Drucksysteme für Labormetalle an, mit denen seine Kunden mit Prozessparametern experimentieren und nach neuen Anwendungen für die Technologie suchen können.
 
Im Experteninterview dieser Woche erläutert Yves Hagedorn, Geschäftsführer von Aconity3D, die Vorteile von Hardwaresystemen mit offener Architektur und warum Design-Software eine der wichtigsten Herausforderungen im 3D-Metalldruck ist.
 

Erzählen Sie mir mehr über Aconity3D?

Die Gründer von Aconity3D, von links nach rechts: Hendrik Blom, Yves Hagedorn, Andreas Goerres [Bildnachweis:Aconity3D]
Die Gründer von Aconity3D, von links nach rechts: Hendrik Blom, Yves Hagedorn, Andreas Goerres [Bildnachweis:Aconity3D]

 
Bei Aconity3D bieten wir alles an was für die Herstellung von Metalladditiven benötigt wird.
 
Wir bieten spezielle Maschinenkomponenten und verschiedene Module an, die zu Geräten für spezielle Anwendungen kombiniert werden können. Das liegt daran, dass wir der Meinung sind, dass es auf dem gesamten Markt kein System gibt, das für alle Anwendungen geeignet ist.
 
Unsere Kundenbetreuung beginnt mit der Beratung. Ein Kunde könnte sich beispielsweise an uns wenden um zu prüfen ob es möglich ist, Magnesium in 3D zu drucken. In diesem Fall würden wir in unserer zweiten Geschäftseinheit, der Materialverteilung einige Nachforschungen anstellen und für unseren Kunden herausfinden wo wir das betreffende Material beziehen können.
 
In unserer dritten Geschäftseinheit würden wir dann einige Tests durchführen um sicherzustellen, dass das Material für die Verarbeitung mit additiver Fertigung geeignet ist. Und wenn das alles funktioniert und der Kunde zufrieden ist, fungieren wir als Job-Shop und stellen diese spezifische Anwendung für den Kunden her.
 
Auf lange Sicht gesehen könnte sich der Kunde für den Kauf unserer Geräte entscheiden, die für diese spezielle Anwendung entwickelt wurden.
 
Unser Ansatz ermöglicht unseren Kunden eine effiziente Forschung im Hinblick auf die Erweiterung des Umfangs der anwendbaren Materialien.
 
Wenn Kunden bestimmte Materialien für spezielle Anwendungen haben, die noch nicht qualifiziert sind, können sie mit unseren Geräten eine Menge Forschung zur Qualifizierung betreiben. Sie können verschiedene Parameter verwenden, sind völlig unabhängig von Softwareseite aus und können je nach den von ihnen benötigten Parametern auch Änderungen an der Hardware vornehmen.
 
Letztendlich wollen wir ein One-Stop-Shop für unsere Kunden sein. Der Verkauf von Geräten ist jedoch weiterhin unser Hauptgeschäft.
 

Was war die Motivation für die Gründung des Unternehmens?

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Wenn Sie den Anwendungsbereich der additiven Fertigung erweitern möchten, sei es in Bezug auf geeignete Materialien oder durch Steigerung der Produktivität oder Maßgenauigkeit, müssen Sie vollen Zugriff auf die Hardware und alle möglichen Parameter im Prozess haben.
 
Wir haben gesehen, dass es auf dem Markt kein System gibt, mit dem Sie dies tun können. Und so kamen wir auf die Idee den Kunden die Möglichkeit zu geben ihren Prozess zu optimieren. Dann wurde Aconity3D geboren.
 
Wir haben schnell erkannt, dass wir ein gute Voraussetzungen haben und dass wir tatsächlich die Bedürfnisse unserer Kunden erfüllen können sowohl auf die Hardware als auch auf die Software zugreifen zu können.
 

Gibt es bestimmte Branchen, die am meisten von der Technologie und den Dienstleistungen von Aconity3D profitieren würden?

Es gibt keine spezifische Branche, da die industriellen Anwendungen für Additive so vielfältig sind wie die Möglichkeiten.
 
Nehmen wir die medizinische Industrie z. B. dort gibt es ein riesiges Anwendungsfeld. Beispielsweise können Sie Titanimplantate oder sogar Magnesium verwenden, das bioabsorbierbar ist. Es gibt auch Anwendungen in der medizinischen Sensorik.
 
Gleiches gilt für die Luft- und Raumfahrt. Die Luft- und Raumfahrtindustrie hat ein Interesse daran den Anwendungsbereich von beispielsweise anwendbaren Legierungen zum Plattieren oder Hochtemperaturlegierungen zu erweitern.
 
Die Automobilindustrie ist ein weiteres interessantes Beispiel, da die Branche sehr kostenbewusst ist. Das heißt, Automobilunternehmen wollen nur für das bezahlen, was sie bekommen.
 
Unser Wertversprechen ist unsere hohe Flexibilität, die es uns ermöglicht alles das wegzulassen, was für diese spezifische Anwendung nicht benötigt wird. Dies ermöglicht es uns mit traditionellen Fertigungstechnologien konkurrieren zu können.
 

Welche Anwendungen für den Metall-3D-Druck eignen sich am besten für die Technologie und wie können Unternehmen damit beginnen, die richtigen Anwendungstypen zu identifizieren?

Bei kleinen Bauteilen und komplexen Strukturen empfiehlt es sich die additive Fertigung in Betracht zu ziehen. Ein weiterer Grund für die Verwendung von Additiven könnte darin bestehen, neue Materialien zu kombinieren, wo dies zuvor nicht möglich war – beispielsweise Kupfer und Chrom.
 
Die größte Hürde dabei ist, dass die Herstellung eines Teils mit additiver Fertigung für fast alle Anwendungen teurer ist als mit Fräsen oder anderen herkömmlichen Fertigungstechnologien.
 
Eine Ausnahme bilden Zahnrestaurationen: Bei diesen ist additive Fertigung günstiger als Fräsen. Deshalb war es eine der ersten industriellen Anwendungen für pulverbasiertes Laserschmelzen. Eine weitere Ausnahme sind Brillengestelle, die auch hervorragend für Additive geeignet sind.
 
Bei allen anderen gibt es jedoch häufig einen Konflikt zwischen dem Geschäftsvorgang und den Produktlebenszykluskosten. Das ist die größte Hürde, da viele Kunden einfach keine Ahnung von ihren Produktlebenszykluskosten haben.
 
Anders ausgedrückt, Sie können jetzt eine funktionale Integration vornehmen. So können Sie beispielsweise Kühlkanäle in ein Gehäuse integrieren, aber es ist wirklich schwierig dafür einen Preis dafür zu bestimmen. Die größte Herausforderung besteht daher darin, dass Teilescreening durchzuführen und einen gültigen Geschäftsvorgang für Ihre additive Anwendung und Produktion zu finden.
 

Was sind die wichtigsten Herausforderungen des 3D-Metalldrucks und wie haben Sie diese bewältigt?

Eine der zentralen Herausforderungen liegt meiner Meinung nach in der Teilekonstruktion und den entsprechenden Softwarelösungen für die Datenaufbereitung. Bei der additiven Fertigung ist die Standardisierung nach wie vor eine Herausforderung, und ich glaube dies liegt zum Teil daran, dass die Software nicht wirklich standardisiert ist. Nehmen Sie zum Beispiel die vielen verschiedenen Datenformate für jeden einzelnen Systemanbieter. Auch bei der Teilekonstruktion gibt es aufgrund der Flexibilität der additiven Produktion keine Vorgaben. Dies ist auch der Grund warum die Zahntechnik die erste genormte industrielle Anwendung war: Ein vollständig automatisiertes Gerüst für die Teilekonstruktion und Datenaufbereitung – eine Voraussetzung für die Serienfertigung von Einzelteilen in Losgröße.
 
Zum ersten Mal seit den 70er Jahren befinden wir uns in einer Situation in der wir komplexere Teile bauen können, als wir tatsächlich entwerfen oder simulieren können.
 
Deshalb stellen das Design und die Datenaufbereitung in dieser Branche nach wie vor einen Engpass dar, während der Schwerpunkt auf Hardware-Systemen mit höherer Produktivität liegt, wobei intelligente Softwarelösungen von dieser Gleichung ausgenommen sind. Teile so vorzubereiten dass sie für die additive Fertigung geeignet sind ist eine Schlüsselkompetenz und erfordert auch viel Zeit.
 
Ich habe Beispiele gesehen, bei denen Teiledesign und Datenaufbereitung mehr als zwei Wochen gedauert haben, während das Drucken des Teils nur zwei Tage gedauert hat. Es ist einfach zu ineffizient ein Teil für diese Zeitspanne zu entwerfen. Und hier besteht meiner Meinung nach das Problem.
 

Können Sie Kundenerfolgsgeschichten teilen?

Ja auf jeden Fall. Wir hatten Kunden, die jetzt Magnesiumteile für medizinische Anwendungen produzieren. Wir haben andere, die die FDA-Zulassung für ihre Titanimplantate erhalten haben.
 
In der Automobilindustrie hatten wir einen konkreten Wunsch nach einem System mit hoher Produktivität. Daher haben wir ein Vier-Laser-System mit voller Überlappung auf einer Platte mit einem Durchmesser von 400 Millimetern bereitgestellt. Ich denke dass wir die einzigen auf dem Markt sind, die dies konnten und dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Produktivität.
 
Weitere Kunden nutzen die Möglichkeit der Hochtemperaturvorwärmung, um den Anwendungsbereich der Werkstoffe auf hochlegierte Werkzeugstähle, Titanaluminide und bestimmte Superlegierungen auf Nickelbasis auszudehnen.
 

Wie sehen Sie die Entwicklung der AM-Branche in den nächsten Jahren?

Die Branche ist in den 12 Jahren, in denen ich mich mit Additiven beschäftigt habe, definitiv gereift. Als ich anfing, gab es viel Hype. Jetzt hat der Hype etwas nachgelassen.
 
Die Weiterentwicklung der Technologie hat dazu beigetragen, viele Anwendungen für die additive Fertigung freizuschalten. All diese Anwendungen erfordern jedoch immer noch ein hohes Maß an Fachwissen.
 
Heutzutage können Sie bestimmte Desktop-3D-Drucker für weniger als 1000 Euro kaufen. Dies lässt viele Leute glauben dass Sie industrielle Werkzeugmaschinen kaufen können, wie diese teuren Laserschmelzsysteme auf Pulverbasis, einen Knopf drücken können und sofort Ihr Geschäftsmodel haben.
 
Offensichtlich ist dies bei der industriellen additiven Fertigung nicht der Fall. Es ist eine große Herausforderung, Fachwissen auszubilden und zu entwickeln. Und ich denke, hier wird sich die gesamte Branche weiterentwickeln müssen.
 
Mehr Branchenexpertise und vor allem standardisierte Prozesse und zuverlässige Produkte werden der Schlüssel für die industrielle Übernahme der additiven Fertigung sein.
 

Gibt es Entwicklungen in der AM-Branche, auf die Sie besonders gespannt sind?

Ja auf jeden Fall. Wir konzentrieren uns nicht nur auf die In-Process-Überwachung, d.h. die Verwendung verschiedener Sensoren um so viele Informationen wie möglich aus dem Prozess zu erhalten, sondern auch auf die Verwendung dieser Informationen für die In-Process-Steuerung.
 
Ich denke, dies der Heilige Gral für AM ist, da Sie mit der In-Process-Kontrolle fast sofort auf Mängel in Ihrem Prozess reagieren können.
 
Dadurch werden die Systeme viel intelligenter.

Könnten Sie etwas mehr über In-Process-Überwachung und Steuerung sprechen und was macht Aconity3D in diesem Bereich?

In-Process Überwachung [Bildnachweis: Aconity3D]
In-Process Überwachung [Bildnachweis: Aconity3D]

 
Unser Unternehmen ist ein Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik, aus dem das Pulverbettlaserschmelzen hervorgegangen ist.
 
Vor diesem Hintergrund konnten wir verschiedene optische Sensoren für den Bearbeitungslaser implementieren. Auf diese Weise können Sie viele Informationen direkt aus der Interaktionszone, dem Schmelzbad und dem Laser abrufen.
 
Dies führt jedoch zu anderen Herausforderungen im Zusammenhang mit Big Data. Was machen Sie mit dieser riesigen Menge an aufgezeichneten Daten? Wie stellen Sie sicher, dass Sie die Daten überspringen die Sie eigentlich nicht benötigen? Und wie unterscheidet man nützliche von nutzlosen Daten?
 
Ich denke dass sich die Branche derzeit genau dort befindet. Und genau das machen wir auch. Wir verwenden eine Hochgeschwindigkeitskamera um in den Prozess zu schauen und daraus zu lernen, und wir verfügen über verschiedene Sensoren, die eine geschlossene Prozesssteuerung ermöglichen.
 
Wenn Sie dieses System installiert haben können Sie feststellen, ob Ihr Schmelzbad zu heiß oder zu groß ist, und Sie können dies durch Laserleistung regulieren und so auf dieses Signal aus dem Prozess reagieren.
 
Das alles finde ich wirklich faszinierend. Und ich denke, dass es hier noch viel Potenzial gibt.
 

Aconity3D hat kürzlich eine Partnerschaft mit Aerosint angekündigt. Was bedeutet diese Partnerschaft für die Zukunft ihres Unternehmens?

Seit ich in der Branche bin, interessieren sich die Leute für Metallteile aus mehreren Materialien. Und wie immer gibt es das Problem was zuerst kommen sollte, die Anwendung oder die technische Entwicklung.
 
Für einige Zeit ist in dieser Richtung nicht wirklich etwas passiert. Und dann trafen wir uns mit Aerosint, einem belgischen Unternehmen, das eine Pulverabscheidevorrichtung entwickelt hat, mit der zwei verschiedene Materialien in den Dimensionen X und Y auf einem Pulverbett abgelegt werden können. Dies ist im Grunde das was in der additiven Fertigung mit mehreren Materialien gefehlt hat.
 
Jetzt haben wir die Möglichkeit auf das veränderte Pulvermuster oder Materialmuster auf unserer Bauplatte zu reagieren indem wir die erforderlichen Prozessparameter für jedes einzelne Material ändern.
 
Dies bedeutet, dass beide Partner, Aconity3D und Aerosint, eine starke Grundlage haben, um diesen multimaterialen AM-Traum zu verwirklichen.
 

Welche neuen Anwendungen könnten mit der Möglichkeit des Multi-Material-Metall-3D-Drucks erschlossen werden?

Eine Branche, die wirklich davon profitieren könnte, ist die Schmuckindustrie.
 
Möglicherweise bietet sich auch die Möglichkeit gradierte Materialien von Kupfer bis Chrom herzustellen. Diese könnten dann für Werkzeuge in der Form- oder Schmiedeindustrie verwendet werden. Beim 3D-Druck mit mehreren Materialien könnten Sie beispielsweise Kupfer verwenden, um Kühlstrukturen zu erstellen und Chrom oder Stahl um die Außenfläche des Teils zu erstellen.
 
Wenn Sie Gradierungen haben, können Sie möglicherweise auch Ihre mechanischen Eigenschaften bewerten. Dies könnte im medizinischen Bereich zur Reduzierung der Stressabschirmung nützlich sein. Dieser Effekt tritt dann auf, wenn Metallimplantate zu dicht sind und ein Knochen an Festigkeit verliert. Die Abschirmung von Spannungen könnte auch verringert werden indem die mechanischen Eigenschaften des Implantats mithilfe des 3D-Drucks mit mehreren Materialien geändert werden.
 
Bevor jedoch neue Anwendungen entwickelt werden, muss meines Erachtens nach ein technologischer Vorstoß unternommen werden, um die Fähigkeiten aufzuzeigen, die den derzeitigen Fähigkeiten der additiven Fertigung ähneln.
 

Was hält die Zukunft für Aconity3D bereit?

Wir werden den Anwendungsbereich für Materialien weiter ausbauen, sodass wir unseren Industriepartnern ähnlich wie bei Multimaterialien neue Anwendungen anbieten können. Wir wollen tief in die spezialisierte Serienanwendung eintauchen.
 
Wir wissen, dass es bei Nischenanwendungen sehr schwierig sein kann neue Materialien zu qualifizieren, insbesondere wenn es sich nur um einen Kunden handelt. Unser Hauptaugenmerk soll jedoch sicherstellen, dass unsere Kunden zufrieden sind und die von ihnen gewünschten Anwendungen nutzen können.
 
Wir wollen letztendlich der Wegbereiter für die Innovationen für unsere Kunden sein.
 
Mehr über Aconity3D erfahren Sie hier: https://aconity3d.com/