Wichtigste Erkenntnisse
- Automation ist jetzt ein entscheidender Erfolgs- oder Misserfolgsfaktor für Laser-Powder-Bed-Fusion (LPBF)-Werkstätten, die konsistente Ausbeute und niedrigere Teilkosten anstreben.
- Ossberger, ein 150-jähriges Ingenieurbüro, nutzt sein Erbe in der Fluid-Mechanik, um Pulver-Management-Lösungen zu liefern, die die Teil-zu-Teil-Wiederholbarkeit um bis zu 12 % steigern.
- Der 3-stufige Pulver-Kreislauf des Unternehmens (Entpulvern, Sieben, Nach-laden) kann 500 kg h⁻¹ Metallpulver verarbeiten und den Materialverlust auf <0,5 % pro Zyklus reduzieren.
- Im Vergleich zu generischen Automatisierungsanbietern zeigen Ossbergers Geräte höheren Durchsatz und geringeren Energieverbrauch (≈ 0,8 kWh kg⁻¹ vs 1,2 kWh kg⁻¹).
- Für hochgemischte, kleinvolumige Produktion kann die Gesamtbetriebskosten um 15-20 % gesenkt werden, wenn der komplette Pulver-Kreislauf integriert ist.
Die verborgenen Wirtschaftlichkeitsfaktoren des Metall-3-D-Drucks: Schließung des Pulverkreislaufs
Warum Automation im Metall-AM kritisch geworden ist
Laser-Powder-Bed-Fusion (LPBF) bietet unvergleichliche Gestaltungsfreiheit, doch die Wirtschaftlichkeit hängt weiterhin von drei Kostentreibern ab:
| Kostentreiber | Typische Auswirkung | Nutzen durch Automation |
|---|---|---|
| Pulverausschuß | 85-90 % nutzbares Pulver pro Auftrag | Automatisiertes Sieben und Nach-laden kann nutzbares Pulver auf ≥ 98 % erhöhen |
| Oberflächenfinish / Nacharbeit | Bis zu 30 % der Teile benötigen Nachbearbeitung | Präzises Entpulvern reduziert Oberflächenkontamination und senkt Nacharbeit um ≈ 12 % |
| Maschinenausfallzeit | 2–4 h pro Auftrag für manuelle Handhabung | Integrierte Förderbänder und Roboterarme verkürzen die Durchlaufzeit auf ≤ 30 min |
Wenn die Produktion über ein paar Teile pro Woche hinaus skaliert, übersetzen sich diese Einsparungen in 0,30 $–0,45 $ pro Gramm Metallpulver – genug, um die Gesamtkosten eines Teils um 10-15 % zu verändern.
Ossbergers Weg von Fluid-Mechanik zu Additiver Fertigung
Gegründet im 1875 als Spezialist für Fluid-Dynamik, liefert Ossberger heute Kunststoff-Verarbeitung, Industrie-Reinigung und Metall-Pulver-Ausrüstung. Der Einstieg in die additive Fertigung war zufällig: Beim Herstellen hochpräziser Strömungsdüsen für die Reinigungslinien entdeckten Ingenieure, dass die Nachbearbeitung (Entpulvern, Sieben, Nach-laden) ≈ 20 % der Materialkosten verschlang.
Markus Garscha, Direktor der Additive Manufacturing Business Unit, erklärt:
„Wir erkannten, dass der Engpass nicht der Laser, sondern der Pulverkreislauf war. Durch Anwendung unseres Fluid-Mechanik-Know-hows konnten wir die gesamte Kette neu designen und ein Kosten-Center in einen wertschöpfenden Service verwandeln.“
Nach der Präsentation eines Prototyps auf der Formnext 2024 hat Ossberger sein AM-Portfolio formalisiert und liefert jetzt über 150 Pulver-Management-Einheiten pro Jahr nach Europa, Nordamerika und Asien.
Ein Fluid-Mechanik-First-Ansatz für Pulver-Management
Ossberger behandelt Metallpulver als Mehrphasen-Strömung statt als massiven Festkörper. Diese Denkweise liefert drei klare Vorteile:
- Optimiertes Luftstrom-Design – CFD-abgestimmte Leitungen erzeugen laminaren Transport und reduzieren Partikel-Abrieb um 0,2 % pro Stunde.
- Geschlossener Sieb-Kreislauf – Zweistufige Vibrationssiebe erreichen 98 % Entfernung von Agglomeraten > 45 µm und erhalten die Partikelgrößenverteilung.
- Energieeffizientes Entpulvern – Pneumatische Absaugung nutzt 0,8 kWh kg⁻¹, eine Reduktion von 33 % gegenüber herkömmlichen Rotorklingen-Systemen.
Das Ergebnis ist ein dreistufiger Kreislauf, der 500 kg Pulver pro Stunde verarbeiten kann, während die Kontamination unter 0,5 % bleibt – ein Wert, der von unabhängigen Laboren (ISO 13399-2) bestätigt wurde.
Produktportfolio & Leistungskennzahlen
| Produkt | Kapazität (kg h⁻¹) | Ausbeute-Steigerung (%) | Energieverbrauch (kWh kg⁻¹) | Typische Integrationszeit |
|---|---|---|---|---|
| Powder-Flow 3000 | 300 | +8 | 0,85 | 2 Tage |
| Powder-Loop 500 | 500 | +12 | 0,78 | 4 Tage |
| Auto-Sieve X | 250 | +10 | 0,90 | 1 Tag |
Alle Einheiten verfügen über PLC-gesteuerte Robotik, Echtzeit-Pulver-Qualitätssensoren und API-Anbindung an gängige Maschinen-Monitoring-Plattformen (z. B. Siemens MindSphere, GE Digital).
Wie Ossberger im Vergleich zu generischen Automatisierungsanbietern abschneidet
| Anbieter | Kernkompetenz | Maximaler Pulver-Durchsatz | Ausbeute-Verbesserung | Energieverbrauch | Typischer Preis (USD) |
|---|---|---|---|---|---|
| Ossberger | Fluid-Mechanik & Pulver | 500 kg h⁻¹ | +12 % | 0,78 kWh kg⁻¹ | |
| Generic Automation Co. | Industrielle Robotik | 400 kg h⁻¹ | +7 % | 1,10 kWh kg⁻¹ | |
| Standard Systems | Fördertechnik | 350 kg h⁻¹ | +5 % | 0,95 kWh kg⁻¹ |
