Astech: Eine Gießerei, die durch additive Fertigung transformiert wurde

„Wir sind immer wieder erstaunt über die Zuverlässigkeit und Genauigkeit unseres Titan-Druckers. Es gab Zeiten, in denen er praktisch ununterbrochen gelaufen ist, Auftrag nach Auftrag, über Monate hinweg ohne Unterbrechungen.“ - Bob Helwer, Engineering Manager, Astech, Inc.

Eine Gießerei des 21. Jahrhunderts

Gießereien in den Vereinigten Staaten stehen vor einer Vielzahl von Herausforderungen, darunter zunehmender ausländischer Wettbewerb, Preis- und Zeitdruck, Lieferkettenprobleme und ein Mangel an Fachkräften. Astech, Alloy Steel Technologies, Inc., eine Stahl- und Eisengießerei in Vassar, Michigan, hat sich diesen Herausforderungen gestellt und in Innovationen wie die additive Fertigung (AM) investiert, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.

Gegründet im Jahr 1987, schlug Astech einen technologischen Weg mit der Berufung von Alan Bukach, einem visionären neuen Firmenpräsidenten, im Jahr 2005 ein. Bukach arbeitete mit seinem Team daran, das Unternehmen in eine wirklich moderne Gießerei zu verwandeln, die sich auf Innovation, Sicherheit und Rentabilität konzentriert.

Den Wandel annehmen

Die Führung von Astech erkannte die geschäftlichen Vorteile der hausinternen Musterproduktion durch additive Fertigung und investierte 2018 in ein Trio mittelgroßer Filamentextrusions-3D-Drucker (FFF). Während die Drucker schnell ihren Wert für kleine und mittelgroße Muster bewiesen, fehlte dem Unternehmen eine AM-Lösung für Muster, die in einer Dimension größer als 24 Zoll waren.

Astechs Engineering Manager Bob Helwer wurde beauftragt, einen großformatigen Drucker zu finden, der ihren Anforderungen entspricht. Er recherchierte umfangreich online und besuchte mehrere AM-Messen. Keine der in Betracht gezogenen Systeme schien eine gute Wahl zu sein, bis er im Herbst 2018 eine Präsentation auf der Additive Manufacturing-Konferenz der American Foundry Society besuchte. Der Referent war Clay Guillory, Gründer von Titan Robotics, Hersteller von großen industriellen Pellet-Extrusions-3D-Druckern (2022 von 3D Systems übernommen).

„Ich konnte nicht glauben, wie schnell [der Drucker] war und war sicher, dass das Video beschleunigt worden war, bis Clay in seiner Präsentation erwähnte, dass das Video in Echtzeit aufgenommen wurde“, erinnerte sich Helwer. Die Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit des Druckens direkt aus Pellets stellte einen klaren Vorteil gegenüber den konkurrierenden Filamentsystemen dar, die er recherchiert hatte.

Helwer forderte Muster von mehreren Herstellern großformatiger 3D-Drucker an, um Qualität und Leistung zu vergleichen. Nach der Validierung von zwei Musterabdrücken und einem Besuch der Titan-Produktionsstätte in Colorado Springs, CO, kaufte Astech einen Titan Robotics Atlas (jetzt EXT 1070 Titan Pellet) 3D-Drucker, der im August 2020 installiert wurde. Dank seines großen Druckvolumens, der industriellen beheizten Druckkammer und des bewährten Pellet-Extrusionssystems wurde er schnell zu einem wichtigen Bestandteil ihres Musterproduktionsprozesses.

Die traditionelle Musterherstellung für den Sandguss beinhaltet das Schneiden der gewünschten Form aus Holz, rotem Brett oder Aluminium. Typischerweise wird das Design mit CNC-Geräten geschnitten, obwohl einige Musterhersteller noch Papierzeichnungen und manuelle Schneidwerkzeuge verwenden. Astech war einst auf spezielle Musterwerkstätten angewiesen, die traditionelle Methoden verwendeten und in der Regel 4-6 Wochen für die Lieferung eines Musters benötigten. Durch die hausinterne Musterproduktion mit AM haben sie diese Zeit auf nur 3-10 Tage reduziert.

Vorreiterrolle übernehmen

Innerhalb von 18 Monaten nach der Installation wurde eine positive Rendite erzielt, und vier Jahre später läuft Astechs Titan-Drucker immer noch einwandfrei. Das Unternehmen verwendet kohlefaserverstärkte ABS-Pellets für seine Muster, ein bewährtes Material für Gießereianwendungen mit ausgezeichneter Haltbarkeit. Helwer berichtet, dass einige seiner 3D-gedruckten Muster Tausende von Eindrücken erzeugt haben, ohne Anzeichen von Verschleiß. Die Verwendung einer 1-mm-Düse bei relativ feinen Auflösungseinstellungen ermöglicht es ihnen, eine relativ hohe Druckgeschwindigkeit beizubehalten und gleichzeitig die notwendige Nachbearbeitung vor der Verwendung zu minimieren.

Heute druckt Astech etwa 90% seiner Muster in 3D. „Die hausinterne additive Fertigung ist zu unserer 'Geheimwaffe' geworden. Sie verschafft uns einen Vorteil gegenüber unseren Mitbewerbern in Bezug auf Werkzeugkosten, Genauigkeit, Produktionsgeschwindigkeit und die Fähigkeit, bestehende Aufträge blitzschnell zu ändern“, sagte Helwer. Tatsächlich haben die Geschwindigkeits- und Kostenvorteile der additiven Fertigung es Astech ermöglicht, zu wachsen, ihre Rentabilität zu steigern und weiterhin hochwertige Gussteile an ihre Kunden zu liefern.