Schmieden und selektives Laserschmelzen

Das richtige Verfahren an der richtigen Stelle, das ist die Idee der Rosswag GmbH aus Pfinztal. Das Familienunternehmen kombiniert das Schmiedens mit selektivem Laserschmelzen (SLM). Dort, wo bei Bauteilen wenig Komplexität und eher hochfestes Volumen gefragt ist, setzt das Unternehmen auf Schmieden, genauer gesagt, konturnahes Freiformschmieden. Die komplexen Bereiche des Produkts werden durch additive Fertigung hinzugefügt.

31. Mai 2016
Die Rosswag GmbH nutzt die Vorteile von Schmieden und 3D-Druck, um eine ressourcen- und kosteneffiziente Herstellung massiver Bauteile mit komplexen, innenliegenden Strukturen zu realisieren, wie bei diesem Metall-Turbinenrad. (Bild: Leichtbau BW)
Bild 1: Schmieden und selektives Laserschmelzen (Die Rosswag GmbH nutzt die Vorteile von Schmieden und 3D-Druck, um eine ressourcen- und kosteneffiziente Herstellung massiver Bauteile mit komplexen, innenliegenden Strukturen zu realisieren, wie bei diesem Metall-Turbinenrad. (Bild: Leichtbau BW))

Für eine Fallstudie wurden auf den Grundkörper eines Turbinenrads die Schaufelgeometrien additiv aufgebaut – inklusive innenliegender Kanäle zur Grenzschichtbeeinflussung. Auf diese Weise nutzt Rosswag die Vorteile beider Verfahren, um eine ressourcen- und kosteneffiziente Herstellung massiver Bauteile mit komplexen, innenliegenden Strukturen zu realisieren.

 

„Durch die Kombination der beiden Fertigungsverfahren Schmieden und selektives Laserschmelzen entstehen neue Produkte, die trotz hoher Komplexität effizient gefertigt werden können", so Geschäftsführer Dr. Sven Donisi. „Ziel ist es, die Prozesskette zu optimieren und die Effizienz in der Herstellung bestimmter Bauteile zu steigern."

Generative Fertigung weiter ausbauen

Die Grundidee liegt darin, massive Bauteilbereiche, mit einem großen Anteil an Materialvolumen, konturnah im Freiformschmiedevorgang herzustellen. Das Metall-Rohteil ist hoch belastbar und wird faserverlaufgerecht geschmiedet. Darauf wird nach einer CNC-Bearbeitung der Fügefläche in der SLM-Anlage additiv aufgebaut, um komplexen Strukturen zu ergänzen. Die Prozesskette ermöglicht dank additiver Fertigung neue konstruktive Freiheiten bei komplexen Geometrien und innenliegenden Strukturen.

Rosswag ist mit mehr als 200 Mitarbeitern die größte Freiformschmiede Süddeutschlands. In den Hallen des Unternehmens geht es im wahrsten Sinne heiß her. An großen Öfen und Pressen bearbeiten spezialisierte Teams aus jeweils drei Mitarbeitern die Schmiedeteile mit einem Gewicht bis 4,5 Tonnen. Doch allein auf diese Expertise will sich das Unternehmen nicht verlassen. Donisi: „Für uns als Mittelständler ist es eine entscheidende Frage, welche Technologien uns ersetzen können."

Das Unternehmen kam zum Schluss, die Schmiedetechnik um 3D-Druck zu erweitern. Seit 2014 ermöglicht die Anschaffung der additiven Fertigungsanlage SLM 280HL die Herstellung endkonturnah gefertigter, metallischer Bauteile ergänzend zum Schmiedebetrieb. „Mit diesem Schritt wird einerseits das angebotene Produktportfolio erweitert und andererseits langfristig die Auswirkung der Substitution von Schmiedebauteilen reduziert", erläutert der Geschäftsführer.

Mittels selektivem Laserschmelzen fertigt Rosswag Metallbauteile, Prototypen, Werkzeuge oder Kleinserien direkt aus 3D-CAD-Dateien. Die formlos gefertigten Bauteile vereinen komplexe Geometrien und besondere Materialeigenschaften. Konstante Serienqualität und Qualitätsmanagement werden bei Rosswag groß geschrieben. Ein Fünftel der Mitarbeiter befasst sich mit Qualitätssicherung. Das Unternehmen ist vielfach zertifiziert.

Von Metall-Pulverproduktion bis zur Qualitätssicherung

Ressourceneffizienz ist ebenfalls ein wichtiges Thema. Rosswag plant für die Zukunft die Herstellung individueller, prozessoptimierter Metallpulver aus Schmiederesten und dem unternehmenseigenen 6.000 Tonnen umfassenden Materiallager mit mehr als 400 verschiedenen Werkstoffen.

Rosswag verfolgt das Ziel, die Bereiche der generativen Fertigung und Ingenieursdienstleistungen weiter auszubauen. Das Unternehmen will den Kunden nicht nur als Dienstleister unterstützen, sondern als Konstruktions- und Entwicklungspartner mit einer ganzheitlichen Fertigungskette.

Der technische Projektleiter Gregor Graf betont: „Das Unternehmen bietet eine einzigartige Prozesskette, die sich von der Produktion des hochwertigen Metallpulvers, über die generative Fertigung, spezifische Wärmebehandlung, CNC-Nacharbeit, Erprobung der mechanischen Eigenschaften im hauseigenen Werkstofflabor bis zur umfassenden Qualitätssicherung erstreckt."