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Serienproduktion von 40.000 Teilen für die Automobilbranche - German RepRap Drucker X350 und X400

TP – Technische Dienstleistungen: damit ging Thomas Pazulla 2012 in die Selbstständigkeit und überzeugt seitdem mit fundiertem Fachwissen, welches er aus seiner langjährigen Erfahrung in den Bereichen Planung & Entwicklung, sowie Konstruktion ableitet. Das kleine Unternehmen zeichnet sich durch seine Kundenähe und den individuellen Service aus.

Bereits 2013 hat sich Herr Pazulla auch intensiv mit dem 3D-Druck befasst. Wie er zu der Additiven Fertigungstechnologie kam, geschah eher zufällig. Zusätzlich zur Konstruktion wollte Herr Pazulla auch eine Produktionsdienstleistung anbieten. Da Fräsmaschinen jedoch in der Anschaffung sehr kostspielig sind, kam das Thema 3D-Druck ins Spiel und aufgrund der lokalen Nähe auch die Firma German RepRap. Vor Ort in Feldkirchen schaute sich der technisch-affine Selbständige die Technologie sowie die German RepRap Maschinen an und war schnell überzeugt: „Die Qualität sowie vor allem auch das Preis-Leistungs-Verhältnis haben einfach gestimmt! Da habe ich dann gleich den ersten German RepRap X400 gekauft.“ Da sich dieser auch im Alltag sehr gut einsetzen ließ und mehr und mehr Aufträge reinkamen, kam schon bald die nächste Maschine. „Erst halbjährig jeweils eine Maschine, dann in den letzten beiden Jahren sogar 3 Maschinen pro Jahr – mittlerweile sind es insgesamt neun 3D-Drucker, die für meine Frau und mich arbeiten: fünf German RepRap X400 und vier German RepRap X350“, erzählt Thomas Pazulla.

Die Nachfrage ist immens gestiegen und bald soll zu der German RepRap Familie noch ein X1000 für größere Industrieteile hinzukommen. Dem Unternehmer ist es wichtig mit der Zeit zu gehen und auch die neuen Technologien zu kennen. Daher wird Herr Pazulla auch die neue Möglichkeit  Flüssigkeiten additiv zu fertigen mit in sein Portfolio aufnehmen sobald diese auf dem Markt ist. „Die LAM-Technologie (Liquid Additive Manufacturing) ist eine absolute Weltneuheit und kommt vor allem auch in der Automobilbranche zum Einsatz. Viele meiner Kunden sind schon jetzt begeistert, denn diese Maschine macht es möglich beispielsweise auch Silikone mit dem 3D-Drucker zu verarbeiten“, erklärt Herr Pazulla.

Abbildung 1: Fünf German RepRap X400 bei der Serienproduktion

Das Thema Serienproduktion wird immer interessanter. Zuletzt nahm Herr Pazulla einen Auftrag für eine Serienproduktion von 40.000 Teilen für einen Kunden aus der Automobilbranche an. „Bei diesem Kunden musste es plötzlich sehr schnell gehen: es hieß 40.000 Teile zu produzieren und das innerhalb kürzester Zeit. Das ist dann doch schon eine andere Größenordnung“, lacht Thomas Pazulla. Für das Kleinunternehmen war diese Anzahl an zu produzierenden Teilen eine Premiere. Der eigentliche Zulieferer war kurzfristig ausgefallen, eine Werkzeugänderung, um die entsprechenden Teile produzieren zu können war aus Zeitgründen nicht mehr möglich und so musste improvisiert werden. Da man bereits vorab den Kontakt mit Herrn Pazulla hatte, entschied man sich auch hier auf Additive Fertigung mit Hilfe der German RepRap 3D-Drucker zu setzen. So konnte man ad hoc auf diese Herausforderung reagieren und die entsprechenden Teile ganz einfach 3D-drucken. Und das auch noch mit dem großen Vorteil des günstigen Preises.

Abbildung 2: Der German RepRap X350 bei der Serienproduktion von 16 Teilen gleichzeitig

Jeden Tag galt es nun eine Anzahl von 500 Teilen zu fertigen; innerhalb von vier Monaten entsprach das 40.000 Teilen. Acht der 3D-Drucker liefen quasi rund um die Uhr an 7 Tagen der Woche um diesen Auftrag zu bearbeiten. 16 Teile benötigten eine Produktionszeit von etwa 8 Stunden. Jede der acht Maschinen druckte jeweils 16 dieser Teile gleichzeitig. Nach 8 Stunden waren also acht 3D-Drucker fertig und lieferten somit 128 Teile. Nach einer 24-Stunden-Schicht waren das dann also 384 Teile. Teils lief auch der neunte 3D-Drucker noch mit, zum Beispiel am Wochenende, produzierte das Unternehmen vor, um täglich auf die 500 Teile zu kommen. Das Endprodukt ist ein Einklebeteil in der Türverkleidung eines PKW.

Abbildung 3: 3D-gedrucktes Einklebeteil für die Türverkleidung eines PKW

Das Druckmaterial war ABS Filament von German RepRap. Die Materialwahl wurde vom Auftraggeber vorgegeben, da das ABS die entsprechenden technischen Eigenschaften liefert. Dazu gehört beispielsweise die Beständigkeit gegen wässrige Säuren, Laugen oder konzentrierte Salz- und  Phosphorsäure. ABS hat eine Dauergebrauchstemperatur zwischen – 30 und +85 °C und entzündet sich erst bei einer Temperatur von ca. 400 °C.

Herr Pazulla hat diesen Auftrag mittlerweile zur vollsten Zufriedenheit des Kunden abgeschlossen und freut sich auf weitere Projekte: „Die Vorteile beim 3D-Druck sind nicht von der Hand zu weisen – die Kunden haben einfach viel schneller die ersten Prototypen beziehungsweise Handmuster in der Hand. Vor allem die Kunden in der Automobilindustrie legen Wert auf Schnelligkeit. Dort ist es wichtig, dass möglichst schnell die ersten Muster geliefert werden können. Dies muss dann meist innerhalb von wenigen Tagen oder sogar Stunden passieren. Aufgrund der hohen Prozessstabilität und des Industriestandards eignen sich die German RepRap 3D-Drucker auch für Serienproduktion von Kunststoff Bauteilen. Dadurch erschließen sich mir völlig neue Anwendungsfelder, die bisher nur mittels Spritzguss abgebildet werden konnten. Dieser Trend wird seitens German RepRap mit einer konsequenten Material- und Anlagenentwicklung weiter gefördert. Ich rechne mit einem starken Anstieg von Aufträgen, die die Fertigung von kleinen oder mittleren Losgrößen von FDM Teilen beinhalten.“

Neues Zeitalter für die Metallbranche: Stegerer Metallbau GmbH setzt auf X350pro

Die Stegerer Metallbau GmbH setzt auf Innovation und läutet mit dem German RepRap X350Pro ein neues Zeitalter für die Metallbranche ein



Bei dem Wort Traditionshandwerk mag man nicht direkt an ein innovatives Thema wie Rapid Prototyping mithilfe des 3D-Drucks denken. Doch die Stegerer Metallbau GmbH setzt bei Ihrem Innovationsmanagement auf die additive Fertigung und schlägt damit einen ganz neuen Weg für die Metallbranche ein.

Der im Jahr 1998 gegründete Spezialist für Stahl- und Metallbau ist in einem eher konservativen und traditionellen Geschäftsfeld angesiedelt, legt aber dennoch ein besonderes Augenmerk auf die innovative Weiterentwicklung der Produkte und Prozesse. Zur Steigerung der Effizienz wurde dazu ein German RepRap 3D-Drucker der X-Serie angeschafft: der X350Pro. „Davon profitieren nicht nur wir, sondern auch unsere Kunden“, erklärt Ingo Lederer, Geschäftsführer Stegerer Metallbau. Der 3D-Drucker kommt bereits vor der Produktion zum Einsatz, um mit dem sogenannten Rapid Prototyping für das Unternehmen sowie für den Kunden einen erheblichen Mehrwert zu schaffen. So kann vor der Produktion bereits getestet werden, ob alles wie geplant funktioniert und dem Kunden kann das Produkt vorab als Modell veranschaulicht werden. Somit kann sich der Kunde ein präzises Bild von dem späteren Bauteil machen und ggf. noch Änderungswünsche kommunizieren, bevor die eigentliche Fertigung des Bauteils startet.

Dass das Unternehmen auf den 3D-Drucker gekommen ist, ist wohl vor allem auch Herrn Lederer zu verdanken. Der technikbegeisterte Geschäftsführer hatte bereits in Fachmagazinen über das Thema der additiven Fertigung gelesen und war sich sicher, dass ein 3D-Drucker nur Vorteile schaffen würde. „Durch den 3D-Drucker von German RepRap können Probleme frühzeitig erkannt werden. Somit sparen wir Kosten sowie wertvolle Produktionszeit“, erklärt Herr Lederer. „Zusätzlich profitieren wir von einfacheren und besseren Konstruktionen. Auch die schnelle Produktion von Hilfsteilen oder Ersatzteilen ist ein echter Vorteil für unser Unternehmen.“

Die Firma Stegerer investiert regelmäßig in neue Technik und die Ausbildung der Mitarbeiter in diesem Bereich. 3D-Druck Projekte sind auch bei den Mitarbeitern gern gesehen. Eines der letzten Projekte, das Meisterstück eines Gesellen für die Meisterprüfung, war ein Kicker für das Büro in der Oberpfalz. Hierzu wurde zunächst ein Modell mit dem X350Pro erstellt, nach dem dann der finale Kicker gebaut wurde. „Wir sind hier alle Technikfreaks und haben auch nebenbei Spaß an dem Thema“, sagt Ingo Lederer.

Abbildung 1: Kicker Modell aus PLA mit dem X350Pro gedrucktAbbildung 1: Kicker Modell aus PLA mit dem X350Pro gedruckt



Als Material nutzt Stegerer Metallbau vor allem das Performance PLA, weil es sich beim Drucken gut verhält und die Fertigung somit praktisch immer gelingt. Dieses Material bringt genau die richtigen Eigenschaften für die Ansprüche des Unternehmens mit sich – wichtig ist laut Herrn Lederer nur, dass die Konstruktionen mit dem PLA nicht zu groß dimensioniert werden, da sich das Material ansonsten verziehen kann. Lederers Erfahrungen mit dem Druck von PLA auf dem German RepRap X350Pro sind sehr positiv: „Wir besaßen vor dem X350Pro bereits einen X150 um die Technologie zu testen. Da wir mit der Qualität „Made in Germany“ und der Ersatzteilversorgung sehr zufrieden waren, haben wir uns entschieden, dass wir auch mit unserer zweiten Maschine bei dem deutschen Hersteller German RepRap bleiben wollen. Als der X350Pro nach unserem Ermessen auch noch die besten Werte im Vergleich zu anderen Herstellern aufwies, war die Sache für uns klar“.

Abbildung 2: Spielfeldbegrenzung aus PLA mit dem X350Pro gedrucktAbbildung 2: Spielfeldbegrenzung aus PLA mit dem X350Pro gedruckt



Durch Projekte wie dem Kicker werden die Mitarbeiter immer wieder dazu motiviert sich weiterzubilden und die Technologie besser kennenzulernen. „Dies schafft uns gerade im Hinblick auf die Zukunft einen Vorteil in der Branche, denn wir gehen davon aus, dass diese Technik die Zukunft ist. Und wir haben die Herausforderung bereits heute angenommen!“, erklärt Lederer. Von dem Kicker-Projekt profitiert die Firma auch jetzt schon, denn dieser fungiert nun als Besprechungstisch im Büro und hält damit täglich vor Augen, was möglich ist.

„Wir haben eine ganze Reihe von Vorteilen durch den X350Pro“, schließt Lederer ab. „Wir sparen viel Geld, wenn wir statt auf Dritt-Dienstleister, selbst das Prototyping übernehmen und Probleme oder Schwachstellen bereits vor der finalen Produktion erkennen. Auch die Kunden profitieren durch die Veranschaulichung der Modelle. Wir möchten diese Technologie und unsere 3D-Drucker nicht mehr missen, denn wie bereits gesagt, liegt in ihnen die Zukunft. Die Konstruktionen können besser geplant werden, die Kunden sind zufriedener und wir sparen Zeit und Geld.“

Abbildung 3: Kicker Modell und Kicker aus MetallAbbildung 3: Kicker Modell und Kicker aus Metall



Durch den Einsatz der 3D-Druck Technologie hat die Stegerer Metallbau GmbH es bereits geschafft in die Top 100 Deutschlands Innovationselite zu gelangen. Seit über 20 Jahren werden im Rahmen des Mittelstands-Summits Unternehmen für ihr Innovationsmanagement geehrt.

Stabiler Stahlrahmen, neue Extruder Technologie und beheizter Bauraum
Robuster 3D-Drucker für den Industriellen Gebrauch
Der X500 ist die Antwort auf die aktuelle Nachfrage am Markt und bietet neben dem großen Bauvolumen von 500 x 400 x 475 Millimetern weitere Innovationen die für die Anforderungen des industriellen Einsatzes im Mittelpunkt stehen. Mit seinem Stahlrahmen und einem Gesamtgewicht von etwa 170kg bietet die Maschine eine extrem hohe Stabilität. Eine neue Extruder Technologie macht es möglich auch zukünftige Materialentwicklungen präzise zu verarbeiten. Der Kühlkreislauf ermöglicht einen stabilen Prozess auch bei maximaler Bauraumtemperatur.

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Beheizter Bauraum
Der beheizte Druckraum (bis 80 °C) und das High Temperature Hot-End (bis 400 °C) erlauben die Verarbeitung von technischen anspruchsvollen Filamenten zur Fertigung von hochbelastbaren Bauteilen und Funktionsmodellen.


Auto Bed Leveling

Das Druckbett wird über das Auto Bed Leveling automatisch kalibriert. Unebenheiten
des Druckbetts werden über eine Sensorik erkannt und adaptiert. Die zeitaufwendige
Justierung des Druckbetts entfällt.

Simplify3D Software
Die im Lieferumfang bereits enthaltene Software Simplify 3D enthält alle nötigen Features um Objekte in Industrie-Qualität zu fertigen. Individuelle Parameter Einstellungen, die an die Objekt Geometrie angepasst werden können, erlauben die volle Kontrolle über den Druck-Prozess. Dabei ermöglicht die Software die Verwendung von Dual Extrudern, zum Drucken von unterschiedlichen Materialien und Farben sowie die mehrfache Platzierung verschiedener Objekte im Druckraum. Ebenso können verschiedene Bereiche eines einzelnen Bauteils definiert und mit unterschiedlichen Parametern gedruckt werden.

Filament Feed Control
Die Bewegung des Filaments wird über eine Sensorik erfasst und live mit dem Vorschub abgeglichen. Dadurch wird ein konstanter Materialaustritt während des gesamten Druckprozesses garantiert. Druckfehler aufgrund von schlechter Materialförderung können somit ausgeschlossen werden.

Stand-Alone Printing
Der 7 Zoll große Touchscreen erlaubt eine intuitive Bedienung des Druckers. Damit kann jeder Druckauftrag bequem gestartet werden. Optional sind eine Netzverbindung via Ethernet und WLAN mit browser-basierter Steuerung und einer Drucküberwachung per Webcam möglich. Die „Override Settings“ erlauben einen Eingriff in die Druckparameter live während des Drucks.

DD4 Extruder Technologie
Durch die neue präzise Messtechnik des DD4 Extruders können Temperaturabweichungen von vornherein umgangen werden. Der DD4 Extruder ermöglicht einen variablen Anpressdruck für das Filament, und verfügt über vorgegebene Einstellstufen für alle GRR-Filamente. Dadurch können sowohl sehr spröde, wie auch sehr flexible Materialien ohne weitere Vorkenntnisse verarbeitet werden. Damit ist der X500 in der Lage auch zukünftige Materialentwicklungen präzise zu verarbeiten. Der Kühlkreislauf ermöglicht einen stabilen Prozess auch bei maximaler Bauraumtemperatur.

Präzision im Dauerbetrieb
Der Grundaufbau des X500 ist durch den Stahlrahmen extrem stabil. Die Fertigung erfolgt in Deutschland mit hochwertigen Industrie-Komponenten. Dies macht den X500 zu einem langlebigen Gerät, welches die hohen Anforderungen des industriellen Dauerbetriebes erfüllt.

Vor Ort Service
Einmaliger Vor-Ort Service. Dieser beinhaltet neben der Wartung und Reparatur der Drucker auch Software und Hardware Trainings.

Voraussichtlich lieferbar ab Mitte Q4 2017

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Dow Corning und German RepRap stellen neue Methode zur Additiven Fertigung von Flüssigkeiten vor:

Liquid Additive Manufacturing

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Feldkirchen b. München, November 2016 – German RepRap, dem führenden deutschen Hersteller für FFF-3D-Drucker und Dow Corning, ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Silikone, Technologie und Innovation auf Siliziumbasis, präsentieren die neue Methode zur Additiven Fertigung von Flüssigkeiten mit dem Dow Corning LC-3335 3D-Druck-Siliconkautschuk auf der formnext 2016. Entwickelt in einer gemeinsamen Kooperation ist diese bahnbrechende neue Werkstofftechnologie vielleicht die erste Design-Lösung, die speziell für Designer konzipiert ist, die die Leistungsvorteile von Silikon mit den Design- und Verarbeitungsvorteilen ihres additiven Herstellungsverfahrens nutzen wollen.


 

"Der LC-3335 3D-Druck-Silikonkautschuk repräsentiert die enge Zusammenarbeit zwischen führenden 3D-Drucker Herstellern und Materialanbietern", so Hugo da Silva, Global Industry Director for Lighting and 3D Printing bei Dow Corning. "Mehr als nur eine technologische Errungenschaft bringt dieses Material die Kraft und Flexibilität der Silikontechnologie in den Bereich des 3D-Drucks, wo die Nutzer nun die einzigartig vorteilhaften Eigenschaften von Dow Corning-Silikonen mit einer schnelleren Herstellung von Prototypen und Kleinserie von hochkomplexen Teilen kombinieren. "


 

German RepRap entwarf seinen zum Patent angemeldeten neuen 3D-Drucker, der die neue Additive Fertigungstechnologie möglich macht, um aufeinanderfolgende LC 3335 3D-druckbare Silikonkautschuke zu fertigen, die mit dem FFF Prozess vergleichbar sind, welches komplexe Teile darstellt, die nur schwierig oder gar unmöglich mit dem Spritzguss umgesetzt werden können. Jede Schicht aus Silikon ist durch thermische Härtung vollständig vernetzt, um Teile mit mechanischen Eigenschaften zu erhalten, die mit herkömmlich geformten Komponenten vergleichbar sind.

Die mit den LC-3335 Siliconen auf dem German RepRap 3D-Drucker gefertigten Testteile zeigten das gleiche scharfe Härtungsprofil von spritzgegossenen Testproben sowie 80 Prozent (durchschnittlich) der mechanischen Eigenschaften der Proben. Insbesondere zeigten 3D-gedruckte Teile 70 Prozent der Zugfestigkeitsdehnung von spritzgegossenen Proben und 90 Prozent ihrer Reißfestigkeit. Mit dem German RepRap 3D-Drucker ist der Dow Corning LC-3335 3D-druckbare Silikonkautschuk somit in der Lage, funktionale Prototypen zu drucken und kleine Fertigungsversuche komplexer Teile zu ermöglichen. Die enge Übereinstimmung mit LSR Eigenschaften ermöglicht eine einfache Übertragung in herkömmliche Spritzgussverfahren für die Großserienfertigung.


 

Dow Corning engagiert sich für die Zusammenarbeit mit führenden Geräteherstellern, um die Vorteile seiner branchenführenden Silikonmaterialien und das entsprechende Know-how auf das schnell wachsende Gebiet des 3D-Drucks auszudehnen. Die Additive Fertigung verspricht, das Design-to-Production-Verfahren zu beschleunigen, indem schnell digitale Designs in funktionale Teile für eine Produktion mit niedrigem bis mittlerem Volumen umgesetzt werden, ohne die Zeit oder die Kosten, die erforderlich sind, um zuerst ein Formwerkzeug und einen Prototyp aufzubauen. Folglich kann die Technologie die Produktionsabfälle erheblich reduzieren, die Lieferkette optimieren, Werkzeuge entsorgen und die Markteinführung für das neue Design von morgen beschleunigen, welches mit der konventionellen Technik noch nicht erreichbar ist.


 

LC-3555 Druckfähiger Silikonkautschuk bietet breite neue Designoptionen für Anwendungen in Automobil-, Gesundheits- und sogar Kochgeschirr, Beleuchtung und jede herkömmliche Silikonkautschuk-Anwendung. Dow Corning untersucht derzeit künftige Silikonformulierungslösungen für den 3D-Druck, darunter neue Kautschuksorten, optische Qualitäten und UV-härtbare Materialien sowie weitere innovative Lösungen. (Medizinisch genehmigte LSRs)

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