Neue CNC-Bearbeitungstechnik von Thermwood spiegelt mehrschichtige 3D-Druckprozesse wider

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Der Maschinenhersteller Thermwood hat seine neueste Fertigungsinnovation angekündigt, eine Technik, die er als Cut Layer Additive (CLA) bezeichnet. Der Prozess ist eigentlich eine Form der CNC-Bearbeitung, das A und O von Thermwood, verfügt jedoch über einige einzigartige Merkmale, die die Herstellung von Materialstapeln ermöglichen, die zu einem vollständigen Objekt zusammengefügt werden können, ähnlich einem, das mit additiver Fertigung (AM) hergestellt wurde.

Das Herzstück von CLA ist seine Software. Mithilfe von maschinellem Lernen wurde das Tool darauf trainiert, CAD-Daten in einzelne Schichten umzuwandeln, die vom CLA-System in einem zweistufigen Prozess bearbeitet werden. Schritt eins ist „Send it to Shape“, bei dem die Software eine CAD-Datei nimmt und die Außenfläche des herzustellenden Teils definiert. Im zweiten Schritt wählt der Maschinenbediener das Material aus, aus dem es hergestellt werden soll, wie dick die Wände sein sollen, die Menge des Beschnittmaterials und wie viele Segmente für jede Schicht hergestellt werden sollen. All dies erfolgt über eine einfache visuelle Schnittstelle, entweder auf der Maschine selbst oder auf einem Computer.

Das CLA-System verarbeitet dann jeden geladenen Materialbogen in einzelne Segmente, auf die zusätzlich ein QR-Code aufgedruckt ist. Die Teile werden dann manuell zusammengebaut, wobei die QR-Codes angeben, wo jedes Element im Verbindungsprozess hingehört. Je nach Material und Anwendung werden diese Teile mit geeigneten Mitteln wie Leim und Dübeln oder Metallschrauben zusammengefügt. Nach dem Zusammenbau kann das komplette Objekt nach Bedarf fertiggestellt werden.

Um die Montage zu erleichtern, sind Merkmale wie Dübelausrichtungslöcher und Einsteckmarkierungen sowie Befestigungslöcher zum Verschrauben von Metallschichten in den Herstellungsprozess integriert. Interne Durchgänge für interne Heiz- oder Kühlflüssigkeit sowie die Möglichkeit, interne Versteifungsstrukturen einzubauen, sind in der Entwicklung. Das CLA-System umfasst einen automatischen Werkzeugwechsler mit bis zu 12 Werkzeugen, einen Fräskopf mit 18 PS und 24.000 U/min für schnelle Bearbeitung und einen 5'x12' großen Vakuumschneidetisch.

Bisher hat Thermwood die Verwendung von CLA für die Herstellung eines Laminierwerkzeugs für die Luft- und Raumfahrt demonstriert, das aus epoxidharzverschmolzenen Faserplatten mit Mehrkomponenten-Urethanbeschichtung besteht. Die Bearbeitung und Montage erfolgte in kürzerer Zeit als beim 3D-Druck mithilfe des großformatigen AM-Systems (LSAM) des Unternehmens mit Material im Wert von 2.000 US-Dollar. Mit nur 400 US-Dollar an Materialien wurde ein Drohnenmuster hergestellt, außerdem wurde eine hohle Aluminium-Ziervorrichtung für die Luft- und Raumfahrt erstellt.

Laminierwerkzeug für die Luft- und Raumfahrt, hergestellt aus epoxidharzverschmolzenen Faserplatten mit Mehrkomponenten-Urethanbeschichtung.

Die Herstellung laminierter (oder geschichteter) Objekte (LOM) ist eine oft vernachlässigte, aber vielversprechende Form des 3D-Drucks, die dank Firmen wie Impossible Objects und Alloy Enterprises eine stille Renaissance erlebt. Durch das Stapeln von Materialbögen und das anschließende Trennen der gewünschten Geometrie vom Stapel ist es möglich, eine viel größere Auswahl an Ausgangsmaterialien zu verwenden, als bei anderen Formen des 3D-Drucks verfügbar ist. Die Herausforderung besteht jedoch darin, überschüssiges Material selektiv aus dem Aufbau zu entfernen.

Drohnenmuster aus Material im Wert von weniger als 400 $.

Im Fall von CLA und Fabrisonics Ultraschall-AM ist die maschinelle Bearbeitung die Methode der Wahl. Allerdings setzt Thermwood immer noch auf die manuelle Montage, während die anderen beschriebenen Prozesse über automatisierte Techniken zum Zusammenfügen der einzelnen Schichten verfügen. Als Impossible Objects mit der Entwicklung seiner verbundbasierten AM-Technologie begann, wurden Verbundmaterialplatten manuell gestapelt. Jetzt, da es in eine neue Ära der Entwicklung eintritt, verfügt es über die seiner Meinung nach schnellste 3D-Drucktechnologie auf dem Markt.

Verkleidungshalterung aus Aluminium für die Luft- und Raumfahrt

Vor diesem Hintergrund ist es für Thermwood durchaus möglich, den Montageprozess zu automatisieren. Man kann sich zum Beispiel vorstellen, dass ein Team industrieller Roboterarme das Wort übernimmt. Da Thermwood, ein traditionsreicher CNC-Hersteller, mit großformatigen Materialextrusionsmaschinen erfolgreich in die additive Fertigung eingestiegen ist, wäre dies keineswegs eine Überraschung. In vielerlei Hinsicht sind diese etablierten Unternehmen diejenigen, die im Zuge der Bemühungen der Biden-Administration, die Produktion wieder ins Ausland zu verlagern, am besten auf den Übergang in die digitale Produktion vorbereitet sind, da sie bereits an die Verteidigungslieferkette angeschlossen sind, die diese Bemühungen leitet.

Daher kann ich mir leicht vorstellen, dass Thermwood über das überparteiliche Infrastrukturgesetz, den Defense Production Act, die Made in America Executive Order, den Inflation Reduction Act, das CHIPS-Programm und andere Möglichkeiten, die unter der Biden-Administration und darüber hinaus geschaffen wurden, Zugang zu staatlichen Mitteln erhält. Unter Beibehaltung seines Kernland-Ansatzes könnte Thermwood eines von mehreren Unternehmen sein, das Industrie 4.0 in den Vereinigten Staaten einführt.

Bilder mit freundlicher Genehmigung von Thermwood.

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