Large Scale Additive Manufacturing
LSAM - Additive Fertigungsmaschinen für Bauteile im Großmaßstab
Große industrielle additive Fertigungsmaschinen, die auf derselben Maschine drucken und bearbeiten.
LSAM (Standard Konfiguration)
Additive Fertigungssystem mittels „Near Net Shape“ Technologie, welches sowohl einen thermoplastischen 3D Druck als auch die (Nach-) Bearbeitung auf derselben Maschine ermöglicht.
Die Konfiguration umfasst einen festen Tisch, mit bis zu zwei beweglichen Portalen und einer geschlossenen und kompakten Bauweise gemäß den europäischen CE-Anforderungen.
Die Modelnummern 1010, 1020 und 1040 bezeichnen die Tischgrößen in Fuß 10‘x10‘, 10’x20‘ und 10’x40‘ (3mx3m, 3mx6m und 3mx12m). Die Modelnummern 1520 und 1540 bezeichnen die Tischgrößen in Fuß 15’x20‘ und 15’x40‘ (4.5mx6m und 4.5mx12m).
Der Arbeitsbereich der Maschine kann bis zu 30 Meter Länge konfiguriert werden.
Ab dem Model 1020 und größer ermöglichen zwei Portale und zwei Bedieneinheiten die parallele und simultane Erzeugung und Bearbeitung von Bauteilen durch einen aufgeteilten Maschinenraum. Mit der Erweiterung um eines vertikalen Druckkopfes können Bauteile in der vollen Tischlänge und in der Größe des maximalen Arbeitsbereiches (von bis 60 Meter) produziert werden.
LSAM (MT Konfiguration)
Diese Maschine ist mit einer Druck- als auch einer Bearbeitungseinheit mittels einem festen Portal und mit einem beweglichen Tisch (MT/moving Table) konfiguriert.
Wie bei dem oben genannten Model 1010 kann mit der MT Konfiguration gedruckt und bearbeitet werden, jedoch nicht gleichzeitig.
Der bewegliche Tische ist mit einer Größe von 10’x12‘ (3mx3.6m) und einem Bearbeitungsbereich 10’x10‘ (3mx3m) ausgeführt.
Die MT 1010 Konfiguration kann jedoch optional auch mit einem vertikalen Druckkopf ausgestattet werden und dadurch Teile mit einer Bauteilhöhe von 10‘ (3m) erzeugen.
Druck- und Bearbeitungseinheiten sind bei allen LSAM Konfigurationen gleich. Wahlweise ist auch eine nur „Druck-Konfiguration“ bei ausreichenden Bearbeitungsfähigkeiten erhältlich. Auf Grund der offenen Bauweise kann die MT Konfiguration nicht gemäß der CE-Anforderungen gebaut werden.
Was ist LSAM?
LSAM (ausgesprochen L-SAM) ist eine völlig neue Technologie für den 3D-Druck von thermoplastischen Kunststoffen im großen Maßstab. Während andere groß angelegte additive Ansätze versuchen, kleine Desktop-Druckertechniken mit Filamenteinspeisung zu vergrößern, ist LSAM im Kern für die additive Fertigung großer Strukturen mit einem grundsätzlich anderen Ansatz konzipiert
LSAM ist anders. Der Druckvorgang ist anders. Die Maschine ist anders. Der Druckkopf ist anders. Die Steuerung ist anders. Die Software ist anders und die daraus resultierenden Teile sind anders.
LSAM ist für die industrielle Produktion bestimmt. Es ist keine Labor-, Bewertungs- oder Demonstrationsmaschine, sondern ein vollwertiges industrielles Additiv-Fertigungssystem für die Herstellung von Komponenten im großen Maßstab.
Teil gedruckt auf dem patentierten „Bead Board“ von LSAM
LSAM druckt in einem Prozess eine große Wulst bei Raumtemperatur. Bei diesem Prozess handelt es sich im Wesentlichen um eine kontrollierte Kühlung. Die Polymerkühlung und nicht die Druckkopfausgabe bestimmt die Druckgeschwindigkeit. Die Druckkopfausgabe bestimmt nur die Größe des Teils, das Sie drucken können. Die Polymerkühlung bestimmt, wie schnell Sie jede Schicht drucken können.
Die Bauteile werden auf ein patentiertes „Perlenbrett“ gedruckt, so dass Kühlspannungen und Verzerrungen praktisch ausgeschlossen werden. Ein patentiertes Kompressionsrad verschmilzt die Schichten vollständig miteinander und erzeugt hochpräzise Abmessungen der Wulst, gemessen in hundertstel Millimeter.
Das Geheimnis der LSAM-Druckqualität … Ein anderer Prozess
LSAM-Maschinen sind große, robuste Industriemaschinen, die aus Stahlblech mit Schlitz- und Laschenkonstruktion hergestellt werden. Dies führt zu einer weit höheren Festigkeit und Steifigkeit als bei einer typischen Konstruktion einer Stahlbaumaschine.
3D-Druck in Bearbeitung (mit freundlicher Genehmigung von Local Motor LMI Knoxville, TN Microfactory)
3D Bearbeitung (mit freundlicher Genehmigung von Local Motor LMI Knoxville, TN Microfactory)
LSAM ermöglicht sowohl das Drucken als auch das Bearbeiten auf der derselben Maschine und kann sowohl horizontal als auch vertikal drucken.
LSAM ist ein komplettes, ausgereiftes System, das sofort einsatzbereit ist – mit allem Zubehör und Zusatzgeräten
Polymer-Trocknungssteuerungssystem
Polymer- Doppeltrockner System
Staubabsaugsystem
Späneabsaugung und Sammelsystem
Zweifach Kühlsystem
Vakuum Anlage
Maschinen Kühlventilatoren
Portal Hebel und Fixierpunkt (max. 2T)
Wärembildkamera inkl. Software
Werkzeugvermessung und Kompensation
Dynamischer und stabiler Bearbeitungskopf
Eine Extruderschnecke, die anders funktioniert.
Herkömmliche Kunststoff-Extruderschnecken, die für den stationären Betrieb ausgelegt sind, funktionieren nicht für die additive Fertigung. Durch die wellenförmige Extrusion werden die heute verfügbaren Extruder nicht für die additive Fertigung eingesetzt.
LSAM verwendet eine Kombination aus einem patentierten Extruderschneckenkonzept und einer Polymerschmelzpumpe, um diese grundlegenden Einschränkungen zu überwinden.
Dieser Ansatz bedeutet auch, dass Sie keine Extruderschnecken wechseln müssen, um verschiedene Polymere zu verarbeiten. LSAM kann nahezu alle Materialien mit derselben Schnecke und Schmelzpumpe verarbeiten. Eine zum Patent angemeldete Konstruktion mit speziellen Stahllegierungen unterstützt Verarbeitungstemperaturen von 450 ° C und ermöglicht die Verarbeitung von Hochtemperaturpolymeren, die sich ideal für Werkzeuge für das Autoklavverfahren eignen.
Ein austauschbarer Schmelzkern bedeutet, dass Sie auf derselben Maschine den Druckkopfdurchsatz für wirklich große Teile erhöhen können.
Teile können entweder in der traditionellen horizontalen Ausrichtung gedruckt werden oder mit einem optionalen vertikalen Schichtdrucksystem können sie vertikal gedruckt werden, sodass Teile gedruckt werden können, die so lang sind wie die Maschinentischlänge.
Diese patentierte Extrusionsschnecke und -trommel funktioniert nicht wie ein herkömmlicher Kunststoffextruder (bei herkömmlichen Systemen rührt die meiste Wärme von der Scherwirkung der rotierenden Schnecke).
Die Schraubengeschwindigkeit ändert sich in der additiven Fertigung ständig, sodass der traditionelle Ansatz ungleichmäßige Wärme bedeutet.
Im LSAM-Extruder wird mehr als 60% der Wärme von der beheizten Trommel erzeugt und nicht von der Schnecke, so dass die Polymererwärmung gleichmäßiger ist.
Da die Reibung zwischen der Polymer- und Schneckengeometrie nicht die Hauptwärmequelle ist, muss die Schnecke nicht ausgetauscht werden, um verschiedene Polymere zu verarbeiten.
Präzise Wulst-Abmessungen, gemessen in Hundertstel Millimeter, sind für hochwertige Druckstrukturen absolut notwendig.
Dies ist mit einem herkömmlichen Extruder einfach nicht möglich. Ein häufiges Problem bei Kunststoffextrudern ist, selbst im stationären Betrieb, ein ungleichmäßiger Ausgangsstrom, der als Aufblasen bezeichnet wird
LSAM-Fördermengen fließen vom Extruder in eine Polymerschmelzpumpe. Diese Servomotor angetriebene Pumpe mit fester Verdrängung dosiert das erwärmte Polymer präzise in die Düse und bildet so eine präzise, konsistente Wulst.
Drei verschiedene Strategien
NEU: LSAM Angle Layer Printing (ALP)
VLP (Vertikales Layer Drucken)
HLP (Horizontales Layer Drucken)
Drei verschiedene Strategien für eine Maximale Druckflexibilität für unterschiedlichste Bauteil Designs.
Keramikheizungen und spezielle Legierungen unterstützen Drucktemperaturen bis zu 450 ° C.
Vollautomatische Echtzeit Temperatur Überwachung und Steuerung der Layer, um die optimale Temperatur für eine bestmögliche Verschmelzung der Layer zu gewährleisten.
Basierend auf der Thermwood Q-Core SuperControl
Die LSAM-Steuerung basiert auf der unglaublich leistungsstarken Q-Core-CNC-Steuerung von Thermwood und bietet einzigartige Funktionen, die den Druckprozess einfacher und leistungsfähiger machen.
Die Temperatursteuerung ist integriert. Wenn Sie ein Polymerprofil laden, werden alle Parameter für dieses Polymer, einschließlich Zonentemperaturen und Druckgrenzen, automatisch festgelegt.
Die Steuerung synchronisiert die Leistung der Schmelzpumpe automatisch mit der Maschinendrehzahl, um absolut perfekte Wulstmaße unabhängig von Maschinendrehzahl, Beschleunigung oder Verzögerung sicherzustellen.
Durch ein zum Patent angemeldetes Verfahren synchronisiert die Steuerung die Geschwindigkeit der Extruderschnecke automatisch mit dem Ausgang der Schmelzpumpe, was für den ordnungsgemäßen Prozess entscheidend ist.
Die Steuerung richtet das Kompressionsrad auf die Bewegungsrichtung aus, sodass diese Funktion nicht programmiert werden muss.
Die Steuerung passt die Druckgeschwindigkeit automatisch der veränderten Druckgeometrie an, um stets eine konstante Druckzeit in Layer beizubehalten. Dadurch ist eine kontinuierliche Prozesssicherheit auch mit reduzierten Prozesskenntnissen des Bedienpersonals gegeben.
Die Steuerung ermöglicht, per einfache Knopfdruck, auch eine Bedienung von ansonsten komplexen Funktionen, wie z. B. Schmelzstart, Stopp-Entladen oder der Einrichtung eines neuen Materials.
Trotz der bahnbrechenden Funktionen ist LSAM sehr einfach zu bedienen.
LSAM verwendet Q-Core SuperControl von Thermwood, eine der leistungsfähigsten und flexibelsten Steuerungen, die es gibt.
LSAM verfügt über integrierte Temperatursteuerungen zur Überwachung und Einstellung der Echtzeittemperatur.
Automatische Prozessfunktionen
Im Lieferumfang der Steuerung enthalten:
- Polymerprofile
- Bewegungs- und Drucksynchronisation
- Synchronisation der Extruder-Schmelzpumpe
- Automatische Ausrichtung der Kompressionsräder
- Schichtzeitsteuerung
LSAM Print 3D von Thermwood ist eine echte CAD-Slicing-Software, die in einem CAD/CAM System implementiert ist. Es akzeptiert Volumen-, Flächen-, Netz- oder 2D-Geometrien in allen wichtigen CAD-Softwareformaten.
Es bietet leistungsstarke Programmierfunktionen, einschließlich Begrenzungskonturen in beliebiger oder sogar variabler Dicke, kompletter oder spärlicher Füllungen, eigenständigen Flächen und Freiform-Füllungen.
Unglaublich komplexe Teile können programmiert werden, indem diese in einzelne Strukturen aufgeteilt und gleichzeitig miteinander verbunden oder ineinander gedruckt werden.
Die Software passt sich automatisch an die spezifischen Druckeigenschaften der Maschine an, so dass der Programmierer sich nicht mit diesen Komplexitäten befassen muss.
Die Software passt automatisch die Breite von mehr als zwei nebeneinander gedruckten Wülste an.
Die Software kompensiert den durch die Bewegung des Kompressionsrads verursachten Rückzug (Pullback) der Ecke.
Die Kompensation der Eckenbewegung erzeugt eine tangentiale Bogenbewegung, die sich zur Außenseite der Ecke hin bewegt. Beginnend an dem Punkt, an dem das Kompressionsrad auf dem Wulst anhält, und fährt dann um den Betrag nach außen, in den das additive Material hineingezogen wird, wenn das Rad auf die Wulst zurückrollt.
PESU-Druck mit angewandter Ecken- Kompensation.
Fertig erstelltes 3D Druckprogamm für die LSAM Machine
„Weitere Informationen zur LSAM Print3D-Software…“ (http://blog.thermwood.com)
- LSAM-gedruckte Teile sind vollständig verschmolzen, fest und frei von Hohlräumen.
- LSAM-Druckwerkzeuge halten das Vakuum in einem Autoklaven ohne Außenbeschichtung aufrecht.
- Große Teile können nicht delaminieren, wenn sie im isothermen Temperaturbereich für dieses Polymer gedruckt werden.
- Das System kann alle heute erhältlichen thermoplastischen Polymere verarbeiten.
Viele der in den LSAM-Maschinen und im Druckverfahren von Thermwood verwendeten Technologien sind völlig neu. Thermwood wurden bereits zahlreiche Patente für diese revolutionären Entwicklungen erteilt, und viele weitere sind in der Antragsstellung. Neben den auf dieser Website gezeigten Projekten sind viele andere aufregende Ergebnisse, die LSAM bereits erzielt hat, durch Geheimhaltungsvereinbarungen geschützt und müssen geheim gehalten werden. LSAM ist auf dem neuesten Stand der Technik in der spannenden neuen Welt der additiven Fertigung im Großmaßstab.