Industrialisierung der Additiven Fertigung durch Konstruktion, Druck-Vorbereitung, Nachbearbeitung und Qualitätskontrolle in einer Software

Spezialisten für Additive Fertigung

Lightway ist ein junges, dynamisches und innovatives Unternehmen mit Sitz in Niederzissen in Deutschland. Als eines von wenigen Unternehmen in Deutschland bietet Lightway in den Bereichen Konstruktion, 3D-Metalldruck, CNCBearbeitung sowie Roboter-Programmierung und ist damit einzigartig positioniert, um seinen Kunden Präzisionsteile zu liefern. 

“Der 3D-Metalldruck inspiriert uns jeden Tag mit seiner unglaublichen Design-Freiheit und den Möglichkeiten zur Gewichtsreduktion”, erläutert Thomas Hilger, Geschäftsführer und Inhaber von Lightway. “Kunden kommen zu uns mit Problemen oder Fragen zur Additiven Fertigung. Lightway hilft bei dem gesamten Prozess von der ersten Idee bis hin zum endgültigen, für die Additive Fertigung optimierten Design, inklusive der abschließenden Nachbearbeitung und Veredelung. Wir beraten jeden Kunden individuell bei jedem Projekt und bieten die komplette Prozesskette der Additiven Fertigung aus einer Hand.”

Das Expertenteam von Lightway setzt sein Wissen, seine Erfahrung und seine technische Kompetenz für die Industrialisierung der Additiven Fertigung (AM) ein. 

Lightway-Ingenieure, -Techniker und -Projektmanager genießen die Herausforderung innovativer Projekte und engagieren sich voll für die Entwicklung alternativer Anwendungsbereiche der AM-Technologie. 

Die Kunden kommen aus den unterschiedlichsten Branchen, darunter Maschinen- und Anlagenbau, Elektrotechnik, Automotive, Werkzeugbau, Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik. Viele der von Lightway bearbeiteten Komponenten sind mechanische Teile, die zum Kühlen, Heizen oder zur Medienführung verwendet werden (z. B. Düsen oder komplexe Gehäuse). Darüber hinaus fertigt das Unternehmen viele Komponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie für die Automobilindustrie, wie z. B. Halter, Sensoren, Scharnierelemente, Prototypenteile und Komponenten für Motorsport-Rennwagen.

Additive Fertigung mit CNC-Bearbeitung kombinieren

Das Verfahren von Lightway kombiniert den 3D-Druck mit der CNC-Bearbeitung, wodurch die Vorteile und Möglichkeiten des Additiven Verfahrens noch besser genutzt werden können. Um eine dynamische Bearbeitung und kurze Lieferzeiten zu ermöglichen, ist die Fertigungsstätte von Lightway mit leistungsstarken AM-Systemen von EOS sowie modernen 5-AchsBearbeitungszentren von DMG MORI ausgestattet.

Für AM als auch Konstruktion und NC-Programmierung (CAD/CAM) setzt Lightway auf die NX™-Software, die Teil des Siemens Xcelerator-Portfolios integrierter Lösungen und Dienstleistungen von Siemens Digital Industries Software ist.

Integrierte Lösungen für die gesamte Prozesskette

Mit AM-spezifischen Funktionen und integrierter CNC-Programmierung unterstützt NX die Inhouse-Prozesskette vollständig. “Wir nutzen Siemens NX für den gesamten Prozess”, sagt Ingo Müller, Projektingenieur bei Lightway. “Wir sind sehr beeindruckt von den Konstruktionsmöglichkeiten für die Additive Fertigung. Von der einfachsten Geometrie bis hin zu den komplexesten Bauteilen, mit Topologieoptimierung, Gitterstrukturen und Freiformflächen, alles kann in einer einzigen Software erledigt werden.“

Konstruktion für die Additive Fertigung

NX bietet viele Funktionen die Lightway unterstützen, Konstruktionen für den additiven Prozess zu optimieren. Dazu gehören Design-Checker, die mögliche Probleme, wie Porosität, Überhänge an Funktionsflächen etc. identifizieren. Die integrierten Lattice-Funktionen machen es einfach, Gitterstrukturen als Teil des Designs zu verwenden, um leichte Komponenten zu entwickeln, ohne die strukturelle Funktionalität zu beeinträchtigen. Die NX-Technologien für generative Konstruktion und Topologieoptimierung ermöglichen Lightway die Entwicklung komplexer Formen, die Parameter wie das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, effiziente Materialnutzung und Temperatur-, Druck- und Kraftbereiche erfüllen. Viele dieser Entwürfe von Lightway-Kunden lassen sich mit herkömmlichen Fertigungstechnologien nicht herstellen.

“Siemens ist einer der Pioniere in der Software für die Additive Fertigung. “Wir nutzen dieses Know-how und arbeiten von Anfang an mit modernster NX-Software von Siemens.”

“Wir sehen ganz deutlich die Vorteile des NX AM-Moduls für den produktiven Einsatz – sowohl in der Stützstrukturgenerierung als auch der Bauraum-Platzierung (Nesting) sowie die assoziativen Bauteil-Updates “, erläutert Pascal Shäfer, technischer Leiter bei Lightway. “Wenn kleine Änderungen auftreten, müssen wir nicht alles neu machen, es wird einfach automatisch aktualisiert.”

Lightway nutzt ein von Siemens entwickeltes Softwaremodul, das die 3D-Drucker des Unternehmens in NX integriert und es somit Ingenieuren ermöglicht, Druckaufträge speziell für EOS-Geräte vorzubereiten, ohne die NX AM-Umgebung zu verlassen. Die Anwender können einen EOS-Drucker auswählen, NX-Komponenten hinzufügen, positionieren, ausrichten und Supports erstellen, Build-Strategien festlegen und somit druckerspezifische Auftragsdateien generieren. “Die EOSDruckintegration beschleunigt unseren Prozess enorm”, so Pascal Shäfer.

Nachbearbeitung mit CNC-Fräsen

Für Lightway ist das CNC-Fräsen die perfekte Ergänzung zum 3D-Druck von Metall. Mit der Nacharbeit im eigenen Haus kann das Unternehmen die Qualität der Bauteile optimieren und zusätzlich schnellere Lieferzeiten für seine Kunden anbieten. Eines seiner CNC-Bearbeitungszentren ist eine Universalfräsmaschine für die 5-Achsen-Simultanbearbeitung. Eilgänge und hohe Dreh-Schwenkgeschwindigkeiten sorgen für eine dynamische Bearbeitung und kurze Fertigungszeiten.

Die Lightway-Ingenieure nutzen die hochmodernen NC-Programmierwerkzeuge von NX, um Programme für die Fertigbearbeitung der mit AM hergestellten Bauteile zu erstellen. “Um Stützstrukturen auf der Fräsmaschine zu entfernen, nutzen wir modernste Technologien wie die 5-AchsSimultanbearbeitung in NX CAM programmiert.”, sagt Pascal Schäfer. “So können wir die fortschrittlichsten Fräsprozesse einfach übernehmen. Bei der Nachbearbeitung setzen wir auch auf die unbemannte Fertigung. Hierfür nutzen wir NX Robotics Programmierung, um über Nacht die Bauteile jeweils vollautomatisch in die Fräsmaschine einzusetzen und wieder zu entfernen.

Fokus auf Qualität

Lightway betrachtet die Qualitätssicherung als eine seiner wichtigsten Aufgaben. Da die Qualitätsanforderungen für komplexe Komponenten anspruchsvoll sind, setzt das Unternehmen fortschrittliche optische und taktile Koordinatenmessgeräte ein, um die Komponenten nach der Endbearbeitung zu prüfen. NX unterstützt die QualitätsSicherung mit automatisierten Funktionen zur Programmierung der Messmaschine. Die Software nutzt dafür die Teilegeometrie sowie Toleranzen und Passungen der 3D-Modelle um Prüfprogramme effizient zu erstellen und zu validieren.

Schnellere Reaktion auf Kundenwünsche

“Durch den Einsatz von NX in der gesamten Prozesskette sind wir in der Komponentenfertigung viel flexibler”, erläutert Pascal Schäfer. “Wir können schneller auf Kundenwünsche reagieren. Alle unsere Daten sind automatisch miteinander verbunden. Die Geräte, das AM-Modul, die CAM-Programmierung - alles wird automatisch aktualisiert.”

Von Wochen zu Tagen

“Mit NX sind wir in der Lage, den gesamten Fertigungsprozess, von der Konstruktion über die CAM-Programmierung bis hin zur additiven Fertigung und Qualitätssicherung, mit nur einer Software abzubilden”, sagt Thomas Hilger. “Wir können Bauteile entwickeln, die mit anderen CAD-Programmen nicht möglich wären. Wir waren in der Lage, ein neues Bauteil von der ersten Idee bis zum einsatzbereiten Teil innerhalb von 10 Tagen zu erstellen. Mit unserem vorigen Prozess hätte das mehrere Wochen gedauert.”