Experteninterview: HPs Globaler Leiter des Geschäftsbereichs Metalle, Dr. Tim Weber über die Auswirkungen von HP Metal Jet

HP ist ein Unternehmen, dem es nicht fremd ist Schlagzeilen zu machen: Mit der Einführung der Multi Jet Fusion-Technologie hat das Unternehmen 2016 Wellen in der 3D-Druckbranche geschlagen.
 
Die neue Technologie war HPs erster Schritt in die additive Fertigung und versprach neue Möglichkeiten für die Produktion von funktionalen Polymerteilen und Prototypen in industrieller Qualität im kommerziellen Ausmaß. Jetzt, zwei Jahre später, hat HP ihr neuestes Angebot auf den Markt gebracht: HP Metal Jet, die neue 3D-Drucktechnologie für die Massenfertigung von Metallteilen in Serienqualität.
 
AMFG sprach kürzlich mit dem globalen Leiter des Geschäftsbereichs Metalle, 3D-Druck, von HP, Dr. Tim Weber, um mehr über die Entwicklung des Unternehmens in Richtung Metalle und die weiteren Auswirkungen von HP Metal Jet auf die Endteilproduktion zu erfahren.
 

Die Störung einer 12-Billionen-Dollar-Industrie

„Seit dem Start unseres Kunststoffgeschäfts vor zwei Jahren haben wir uns darauf konzentriert, dem Markt ein echtes Wertversprechen zu unterbreiten“, sagt Weber. „Wenn wir heute an 3D-Druck denken, wird die Technologie immer noch hauptsächlich für Prototyping- und Spezialproduktionsanwendungen verwendet. Wenn wir alles in Betracht ziehen – Hardware, Materialien, Software usw. – ist der Markt wahrscheinlich nur 10 Milliarden Dollar wert. Das ist nur ein Bruchteil der 12 Billionen US-Dollar, die das gesamte verarbeitende Gewerbe weltweit verdient. ”
 
Die Vision von HP ist es, den Fertigungssektor durch seine 3D-Drucktechnologien zu stören. Dazu gehört auch der Metallherstellungssektor. Obwohl HP Metal Jet Teil dieser Vision ist, müssen zunächst noch einige Herausforderungen bewältigt werden. Weber identifiziert drei Bereiche, für die sich HP einsetzt.
 
„Wenn wir ein System entwickeln möchten mit dem Millionen von Teilen hergestellt werden sollen, müssen wir zunächst sicherstellen, dass es absolut robust ist und normalen Fertigungsumgebungen standhält. Daneben müssen wir auch Teile herstellen können, die gut genug sind, um als Endteile für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet zu werden.“
 
Weber weist auch auf Herausforderungen im Zusammenhang mit den zu verwendenden Materialien hin: „Der Materialpreis ist ein weiterer entscheidender Faktor: Die Materialien sind sehr kostspielig und bei der Herstellung dreht sich alles um die Kosten. Wenn Sie über eine Produktionsmethode verfügen, mit der Sie Teile zu geringeren Kosten herstellen können, werden die meisten Hersteller den Wechsel sofort vornehmen. Wir müssen jedoch sicherstellen, dass die Gesamtmaterialkosten gesenkt werden.
 
„Der zweite Teil ist die Materialauswahl. Mit Tausenden von verfügbaren Kunststoffen und verschiedenen Metalllegierungen müssen wir einen rationalisierten Ansatz ermöglichen. Um dies zu ermöglichen haben wir eine offene Materialplattform für Kunststoffe und Metalle geschaffen.“
 

Der Ausgangspunkt: HP Multi Jet Fusion

Bevor wir uns mit dem Metal Jet beschäftigen, befassen wir uns zunächst mit dem Weg von HP in die additive Fertigung, der mit der Multi Jet Fusion-Technologie begann.
 
HP Multi Jet Fusion verwendet ein Binder-Spritzverfahren, bei dem Kunststoffpulver über das Bett verteilt wird. Ein Fixiermittel, das zur Absorption von Infrarotenergie entwickelt wurde, wird über einen Bereich des Teils gespritzt der mit Hilfe der PageWide-Technologie von HP verfestigt werden muss. Die Infrarotenergie wird von dem Material absorbiert, der Kunststoff schmilzt und das Teil baut sich langsam auf.
 
Bisher umfasst das Portfolio der HP Multi Jet Fusion-Drucker die Modelle 4200 und 4210, und das Unternehmen hat eine kleinere, integrierte Version dieses Systems angekündigt, der HP Jet Fusion 500/300, der in Farbe drucken kann. Weber berichtet, dass ein Kunde aus den USA, Forecast 3D, derzeit Teile in Millionenhöhe produziert und nun 24 Drucker hat die in einem 24-Stunden-Betrieb eingesetzt werden.
 

 
Mit Kunststoffen machen wir den Sprung in die Produktion“, sagt Weber. “Unser Ziel ist die Demokratisierung der additiven Fertigung, bei der Benutzer, die zuvor nur Prototypen hergestellt haben, mit genau der gleichen Technologie direkt in die Fertigung einsteigen können.”
 

Von Kunststoffen zu Metallen

„Hersteller von 3D-Druckern müssen überlegene wirtschaftliche Voraussetzungen haben, um nicht nur mit anderen Unternehmen in der additiven Fertigung, sondern auch mit traditionellen Methoden wie Feinguss, Metallspritzguss und CNC konkurrieren zu können.“

 
Die HP Multi Jet Fusion-Technologie bietet die perfekte Startplattform für den Metal Jet.
 
Der Schritt in Richtung 3D-Metalldruck ist jedoch nicht ohne eigene Herausforderungen.
 
„Weil es nicht um das Prototyping geht sondern um die Herstellung spielen Kosten eine wesentliche Rolle“, sagt Weber. „Hersteller von 3D-Druckern müssen überlegene wirtschaftliche Voraussetzungen haben, nicht um mit anderen Unternehmen der additiven Fertigung, sondern mit traditionellen Methoden wie Feinguss, Metallspritzguss und CNC konkurrieren zu können. Gleichzeitig müssen wir sicherstellen, dass wir mit der Technologie qualitativ hochwertige Teile herstellen können, die den Standards entsprechen.“
 
Die Bindemitteldüsentechnologie baut auf dem Multi Jet Fusion-Verfahren auf und verwendet MIM-Pulver (Metal Injection Moulding). Insbesondere soll Metal Jet bis zu 50-mal produktiver sein als vergleichbare Bindemittel- und Lasersintertechnologien auf dem heutigen Markt und in der Lage sein, isotrope Teile herzustellen, die den ASTM-Standards entsprechen.
 
„Wir haben die grundlegende Multi Jet Fusion-Plattform verwendet und den Drucker so überarbeitet, dass Metallpulver anstelle von Kunststoffpulver verwendet werden kann“, erklärt Weber. „Wir sprühen jedoch kein Schmelzmittel, sondern ein Bindemittel ein. Wir nutzen die HP Latex Ink-Technologie, um unseren Binder zu erstellen, da er sehr starke grüne Teile erzeugt und nicht viel kostet. ”
 

 
„HP ist wahrscheinlich das beste Digitaldruckunternehmen der Welt. In Bezug auf Tintenstrahldrucker verwenden wir in allen unseren Druckern genau die gleiche Technologie. Im Laufe von 30 Jahren haben wir gelernt, wie wir all diese verschiedenen Dinge mit unserer thermischen Inkjet-Technologie ausstoßen können. Mit dieser Expertise haben wir ein bahnbrechendes Bindemittel geschaffen – ein Durchbruch in dem Sinne, dass beim Metallspritzgießen in der Regel mehr als 10 Gew .-% Bindemittel ausgebrannt werden müssen. In unserem Fall haben wir weniger als 1%, eine Größenordnung die das Sintern schneller, kostengünstiger und einfacher macht. “
 
Für die Massenproduktion hat HP sein System zunächst mit Edelstahl auf den Markt gebracht. „Wir wollten sicherstellen, dass wir ein Material durchgängig perfektionieren“, erklärt Weber. „Es ist wichtig sicherzustellen, dass wir eine Prozesskontrolle eingerichtet und die erforderlichen Toleranzen eingehalten haben. Wir werden bald auf andere Varianten wie rostfreies Stahl, kohlenstoffarmes Stahl und legiertes Stahl übergehen. Aber da wir uns für einen Start entscheiden mussten, entschieden wir uns für den 316I, ein Arbeitstier in der Branche.“
 
Weber ist davon überzeugt, dass die firmeneigene Technologie von HP, die sowohl Druck als auch Bindemittel nutzt, der Schlüssel sein wird, um ein nachhaltiges Wertversprechen für die Herstellung von Metalladditiven zu erreichen.
 

Die Kraft strategischer Partnerschaften

Parallel zum Start kündigte HP mehrere strategische Partnerschaften an, um das Potenzial des HP Metal Jet für funktionale Metallteile voll auszuschöpfen. Einer der Partner ist GKN Powder Metallurgy, ein großer Hersteller von Metallteilen, der täglich rund 13 Millionen Teile produziert. Die Partnerschaft hat bereits zu mehreren wichtigen Industriekunden geführt, darunter Wilo, ein führender Pumpenhersteller, und Volkswagen. HP und Volkswagen setzen einen Mehrjahresplan um, um Metal Jet in ihre Fertigungsstrategie zu integrieren.
 
Die Zusammenarbeit zwischen Volkswagen, GKN Powder Metallurgy und HP hat dazu geführt, dass die Herstellung von massenspezifisch anpassbaren Teilen wie individualisierten Schlüsselringen und außen angebrachten Namensschildern schnell bewertet werden kann.
 
Der mehrjährige Plan von Volkswagen für den Einsatz von HP Metal Jet sieht auch die Herstellung leistungsstärkerer Funktionsteile mit erheblichen strukturellen Anforderungen wie Schaltknäufe und Spiegelhalterungen vor. Wenn neue Plattformen wie Elektrofahrzeuge in Serie gehen, wird erwartet, dass HP Metal Jet für zusätzliche Anwendungen eingesetzt werden wird, wie zum Beispiel für das Leichtgewicht von vollständig sicherheitszertifizierten Metallteilen.
 
Die zweite bemerkenswerte Partnerschaft ist Parmatech, die über 40 Jahre Erfahrung im Metallspritzguss verfügt. Die Partnerschaft ist in erster Linie für die medizinische Industrie bestimmt und bietet HP eine einzigartige Gelegenheit, in diesen Sektor vorzudringen.
 
„Wir sind zwar das weltweit beste Druckunternehmen, haben uns jedoch für eine Partnerschaft mit den jenigen entschieden, die über Erfahrung in der Herstellung von Metallteilen für die Industrie verfügen“, erklärt Weber. „Mit GKN können wir gemeinsam Teile für alle anderen Automobil- und Industriekunden herstellen. Parmatech ist sehr innovativ und die medizinische Industrie bietet eine große Chance für den Stahldruck. Wir planen es für beide Partnerschaften, Drucker an deren Standorten einzurichten durch die sie mit einem von uns als Metal Jet Production bezeichneten Service mit Kunden Kontakt aufnehmen können.“
 
HP plant seinen Produktionsservice für Schlüsselindustrien wie die Automobil-, Medizin- und Industriebranche einzusetzen.
 

Ein Blick in die Zukunft

 
Mit dem Eintritt von HP in den Metall-AM-Markt, wie sehen Sie die Entwicklung der additiven Fertigung in den nächsten 5 Jahren?

“Wir bewegen uns letztendlich in Richtung der nächsten industriellen Revolution, in der die verteilte Fertigung eine Schlüsselrolle spielen wird.”

 
“Ich denke, es ist eine wirklich aufregende Zeit für die Branche. Der 3D-Druck war lange Zeit auf das Prototyping und die Spezialherstellung von Kunststoffen und Metallen fokussiert, aber jetzt haben wir einen Punkt erreicht, an dem sich die Technologie schneller durchsetzt. Dies wird erst dann fortgesetzt, wenn wir vom Prototyping zur Fertigung übergehen.“
 
„Wir bewegen uns letztendlich in Richtung der nächsten industriellen Revolution, bei der die verteilte Fertigung eine Schlüsselrolle spielen wird. Die Möglichkeit zu drucken, was Sie brauchen und wo und wann Sie es brauchen wird enorme Auswirkungen auf die Weltwirtschaft haben. HP ist stolz darauf, Teil dieser Revolution zu sein.“
 
Der HP Metal Jet Production Service, mit dem Kunden Entwürfe für die Massenproduktion hochladen, testen und qualifizieren und mit dem Erhalt von Teilen beginnen können, wird Anfang 2019 in Betrieb genommen. Die kommerziellen HP Metal Jet-Systeme sollen 2020 mit einem Preis von weniger als 399.000 US-Dollar veröffentlicht werden.
 
Weitere Informationen zu HP Metal Jet finden Sie unter visit: https://www8.hp.com/us/en/printers/3d-printers/metals.html