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Bei diesen Klein- und Mikropräzisionsteilen sollten Sie auf die LMM-Technologie setzen

Die Prozesslandkarte der metallischen additiven Fertigungsverfahren zeigt insbesondere im Bereich der Klein- und Kleinstbauteile, dass die meisten Technologien keine ausreichende Eignung für derartige Bauteile aufweisen. Die Eigenschaften der Lithography-based Metal Manufacturing (LMM)-Technologie sowie die damit verbundenen technologischen Möglichkeiten, gekennzeichnet durch hohe Auflösung und Präzision ebenso wie die hohe Oberflächengüte, führen zu einer sehr guten Eignung im Bereich kleiner präziser Bauteile. Gerade dann, wenn kleine bis mittlere Jahresbedarfe benötigt werden, ist die LMM-Technologie in diesem Bereich eine wirtschaftlich sinnvolle Fertigungstechnologie. Aufgrund der besonderen Prozessrandbedingungen sowie der sehr ähnlichen Prozesskette sind mit der LMM-Technologie Bauteile auf vergleichbarem Niveau wie bei der Metal Injection Moulding (MIM)-Technologie herstellbar. In diesem Artikel sollen die Vorteile und sinnvollen Einsatzgebiete der LMM-Technologie gegenüber der MIM abgrenzt werden.

LMM IST EFFIZIENTER

Ein großer Vorteil von additiven Verfahren und damit auch der LMM-Technologie ist, dass die Dauer von der Konstruktion bis zum ersten fertigen Prototypen minimal ist. Ursache ist im direkten Vergleich zur MIM-Technologie der Wegfall der zeitaufwändigen Werkzeugkonstruktion und -fertigung, die abhängig von der Komplexität des Werkzeugs im Bereich zwischen 4 Wochen und 3 Monaten zu erwarten ist. Häufig müssen diese Werkzeuge im Rahmen des Einfahrprozesses nochmals nachgearbeitet werden, was zusätzliche Zeit in Anspruch nimmt. Mit Fertigungszeiten zwischen 3 bis 5 Tagen lassen sich demgegenüber mit der LMM-Technologie innerhalb kurzer Zeit gleichwertige Bauteile herstellen. Eine Werkzeugkonstruktion ist überflüssig.

LMM IST WIRTSCHAFTLICHER

Aufgrund der hohen Initialkosten der MIM-Technologie für bauteilspezifische Werkzeuge, die sich anteilig auf den Stückpreis auswirken, ergeben sich abhängig von der Komplexität und damit den Kosten des Werkzeugs wirtschaftlich sinnvolle Anwendungen ab Jahresbedarfen größer 10.000 Stück/a. Die werkzeuglose LMM-Technologie ermöglicht hingegen eine wirtschaftliche Stückzahl 1 Fertigung. Die stückzahlabhängige Abnahme der Kosten ist zwar bei der LMM-Technologie nicht so deutlich ausgeprägt, wie bei der MIM-Technologie, dennoch gibt es zahlreiche Anwendungen für die sich eine Serienfertigung bis zu Jahresbedarfen von mehreren 1.000 Teilen durchaus wirtschaftlich darstellen lässt. Welche Bauteile sich mit LMM wirtschaftlich in Serie fertigen lassen, hängt von zahlreichen Bauteil- und Prozessparametern ab, die individuell zu bewerten sind. Entscheidende Parameter sind neben der Stückzahl vor allem der Bauraumnutzungsgrad sowie Bauteilgröße und die Höhe des Baujobs. Weitere wirtschaftlich sinnvolle Szenarien lassen sich durch Kombination von LMM und MIM darstellen. So kann die LMM-Technologie z.B. für die Entwicklungs-, Prototypen- und Anlaufphase im Bauteillebenszyklus genutzt werden. Sobald ein Break-Even Point gegenüber der MIM-Technologie erreicht ist, kann aufgrund der vergleichbaren Bauteileigenschaften auf die MIM-Technologie umgestellt werden.

LMM IST FLEXIBLER

Neben den genannten zeitlichen und monetären Aspekten ergibt sich durch die Nutzung der LMM-Technologie ein weiterer Vorteil gegenüber MIM. Aufgrund der werkzeuglosen Fertigungsmöglichkeit ergibt sich darüber hinaus eine umfassende Flexibilität in Bezug auf Stückzahlen, Werkstoffe sowie der Variantenvielfalt. Durch die direkte Verarbeitung von CAD-Daten kann der zunehmenden Anforderungen an Individualisierung ohne zusätzliche Kosten genüge getan werden.

LMM ALS ALLROUNDER

Die MIM-Technologie kann ihre Vorteile in Bezug auf Kosten und Qualität insbesondere bei hohen Jahresstückzahlen ausspielen. Bei darunterliegenden Jahresbedarfen lohnt sich die Prüfung bauteilindividuelle Überprüfung der Fertigungsmöglichkeit durch die LMM-Technologie. Neben den wirtschaftlichen Aspekten können sich jedoch auch zeitliche Vorteile oder eine höhere Flexibilität auf den Auswahlprozess der Fertigungstechnologie auswirken, bei welchen die LMM-Technologie deutliche Vorteile gegenüber der werkzeuggebundenen MIM-Technologie aufweist.

Eine intelligente Kombination von LMM und MIM ermöglicht in vielen Fällen auch die Nutzung der Vorteile beider Technologien. So kann es sinnvoll sein LMM als Ramp-Up-Technologie einzusetzen und die Bauteile so lange mit LMM herzustellen, wie sich dies qualitativ und wirtschaftlich sinnvoll darstellen lässt. Eine andere mögliche Kombination ist die Nutzung der LMM-Technologie zur Herstellung von Entwicklungsprototypen und Vorserien, während parallel die Werkzeugkonstruktion und -fertigung für den Serien-MIM-Prozess im Hintergrund läuft. Auf diese Weise können Verkürzungen der Entwicklungszeiten von mehreren Wochen bis Monaten ermöglicht werden.

Doch wie kann man in der Entwicklungsphase trotzdem wirtschaftlich und flexibel arbeiten? Hier könnte man LMM als Ramp-up-Technologie anwenden. Konkret bedeutet das, LMM in der Entwicklungsphase anzuwenden, da das Verfahren günstig und schnell Prototypen herstellen kann, an denen mit wenig Aufwand Änderungen vorgenommen werden können. Wenn die Stückzahlen nach der Entwicklung deutlich ansteigen, kann mit Hilfe der MIM-Technologie in die Serienproduktion gegangen werden. Somit können Anwender die Entwicklungskosten senken und von der Flexibilität unserer Technologie profitieren.