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ein großer und ein kleiner grüner Würfel vor grünem Hintergrund

LFAM – Fertigungsverfahren

Das Large Format Additive Manufacturing (LFAM) ist ein Fertigungsverfahren, das additive und subtraktive Techniken kombiniert, um großformatige Teile aus thermoplastischen Materialien zu produzieren. Es ist besonders geeignet für die Herstellung von Teilen, die aufgrund ihrer Größe oder Komplexität mit herkömmlichen Fertigungsmethoden schwierig zu produzieren sind.

Schritt 1: Materialien und Prozesssteuerung

Large Format Additive Manufacturing kann eine Vielzahl von thermoplastischen Materialien verarbeiten, einschließlich Hochleistungskunststoffen und Verbundwerkstoffen.

Bei der Großformatigen Additiven Fertigung hängt die Wahl des thermoplastischen Kunststoffs von Faktoren wie Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Chemikalienresistenz ab. Diese müssen den Anforderungen des Endprodukts entsprechen. Während des gesamten Prozesses, werden Parameter wie Materialtemperatur, Druckgeschwindigkeit und die Position des Fräswerkzeugs überwacht, um optimale Ergebnisse zu gewährleisten.

Zwei Mitarbeiter, die einen Bildschirm von der Maschine bedienen

Schritt 2: Prozess der additiven Fertigung

Der additive Teil von LFAM startet mit der Herstellung eines digitalen 3D-Modells des zu fertigenden Bauteils. Dieses Modell wird anschließend in horizontale Ebenen, sogenannte Schichten, unterteilt.

Jede Schicht stellt einen Querschnitt des Bauteils dar. Das hybride Fertigungssystem nutzt einen Extruder, um das thermoplastische Material als heißen, flüssigen Strahl zu extrudieren. Dieser Strahl wird dann Schicht für Schicht auf eine Bauplattform aufgetragen, wobei jede Schicht auf der vorherigen aufbaut, um das Bauteil zu formen.

Die Schichtdicke und die Geschwindigkeit, mit der das Material aufgetragen wird, können präzise gesteuert werden, um die gewünschte Form und Qualität des Bauteils zu erreichen. 

Ein Fertigungsteil von LFAM, welches gerade geschichtet wird
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Stefanie Schramm
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Schritt 3: Prozess der subtraktiven Fertigung

Nachdem das Teil additiv hergestellt wurde, folgt der subtraktive Teil des LFAM-Prozesses. Hierbei wird ein Fräswerkzeug verwendet, um überschüssiges Material zu entfernen und die endgültige Form und Oberflächenqualität des Teils zu erreichen. Dieser Prozess wird auch als „Finish Fräsen“ bezeichnet. Die Fräsmaschine wird CNC gesteuert. Dies ermöglicht eine hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit, was besonders wichtig ist, wenn Teile mit komplexen Geometrien oder engen Toleranzen hergestellt werden.

Schritt 3: Prozess der subtraktiven Fertigung

Nachdem das Bauteil additiv hergestellt wurde, folgt nun der subtraktive Teil. Die subtraktive Fertigung basiert auf dem gezielten Abtrag von Material aus einem Werkstück, um die gewünschte Bauteilgeometrie und Oberflächenqualität zu erhalten. Dieser Prozess wird auch als „Finish Fräsen“ bezeichnet. Durch Verfahren wie Drehen, CNC gesteuertes Fräsen oder Bohren werden Werkzeuge eingesetzt, um überschüssiges Material exakt zu entfernen. Das Ergebnis sind komplexe Bauteile mit definierten Oberflächen und Toleranzen.

Schritt 4: Nachbearbeitung

Nach dem subtraktiven Fertigungsprozess kann das Teil weiteren Nachbearbeitungsverfahren unterzogen werden, um die endgültigen Spezifikationen und Anforderungen zu erfüllen. Diese Nach­be­ar­bei­tungs­schrit­te können je nach den spezifischen Anforderungen des Teils variieren.

Eine Mauer

Oberflächenbehandlung

Die Oberfläche des Teils kann weiter verfeinert und verbessert werden, um eine glattere Oberfläche oder spezifische Eigenschaften zu erzielen. Dies kann durch verschiedene Verfahren erreicht werden, wie z.B. Schleifen, Polieren, Lackieren oder Beschichten.
Eine Flamme

Wärmebehandlung

In einigen Fällen kann es Sinn machen, das Bauteil einer Wärmebehandlung zu unterziehen, um die mechanischen Eigenschaften des Materials zu verbessern. Dies kann beispielsweise dazu dienen, die Festigkeit oder die Dimensionsstabilität des Bauteils zu erhöhen.
Eine Bohrmaschine

Montage

Wenn das Bauteil Teil einer größeren Baugruppe ist, kann es mit den anderen Komponenten verbunden werden. Dies kann durch verschiedene Verfahren erfolgen, wie z.B. Kleben, Schrauben oder Schweißen.

Schritt 5: Qualitätskontrolle

Nach der Nachbearbeitung wird das Bauteil einer abschließenden Qualitätskontrolle unterzogen. Dies kann eine visuelle Inspektion, eine Maßkontrolle oder eine Prüfung der mechanischen Eigenschaften umfassen. Bei Bedarf können auch spezielle Prüfverfahren durchgeführt werden, wie z.B. zerstörungsfreie Prüfverfahren oder Prüfungen mittels Prüfkörper.

Fazit

LFAM- die Zukunft der Fertigung

Zusammenfassend zeigt LFAM neue Grenzen in der Fertigung auf. Es kombiniert die Vorteile des additiven und subtraktiven Fertigungsverfahrens und ermöglicht die Herstellung von großen, komplexen Teilen mit hoher Präzision und Geschwindigkeit.
Es bietet eine Vielzahl von Vorteilen, wie beispielsweise die Reduzierung von Materialabfall, die Verkürzung von Produktionszeiten und die Möglichkeit, individuelle Kundenwünsche flexibel umzusetzen.

Häufig gestellte Fragen zum LFAM-Fertigungsverfahren

Wie funktioniert das LFAM-Verfahren im Detail?

Das LFAM-Verfahren beginnt mit dem additiven Prozess, bei dem das Material schichtweise aufgetragen wird, um die grobe Form des späteren Bauteils zu erzeugen. Anschließend wird der geschaffene Rohling im subtraktiven Prozess bearbeitet, bei dem überschüssiges Material entfernt wird, um die endgültige Form und Qualität des Bauteils zu erreichen.

Wie unterscheidet sich das LFAM-Verfahren von anderen 3D-Druckverfahren?

LFAM unterscheidet sich von anderen 3D-Druckverfahren durch seine Fähigkeit, großformatige Teile aus thermoplastischen Materialien zu produzieren. Es kombiniert additive und subtraktive Techniken in einem einzigen System, was zu einer höheren Effizienz, Präzision und Qualität führt.

Was ist der Unterschied zwischen LFAM und Fused Granulate Fabrication (FGF)?

LFAM und Fused Granulate Fabrication (FGF) sind beides additive Fertigungsverfahren, die thermoplastische Materialien verarbeiten. Der Hauptunterschied besteht darin, dass LFAM zusätzlich eine subtraktive Komponente hat, die eine höhere Präzision und Oberflächenqualität ermöglicht.

Welche Nachbearbeitungsschritte sind nach dem LFAM-Verfahren erforderlich?

Nach dem LFAM-Verfahren kann eine Nachbearbeitung erforderlich sein, um die endgültige Oberflächenqualität und Passgenauigkeit des Teils zu erreichen. Dies kann das Entfernen von Stützstrukturen, das Glätten der Oberfläche oder das Anbringen von Oberflächenbeschichtungen beinhalten.

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