Im Juni durfte sich die Fachhochschule Kiel über einen Förderungsbescheid in Höhe von 2,3 Mio. Euro freuen. Dafür wird die FH eine ‚Integrierte Fertigungszelle zum innovativen 3D-Laser-Pulvermetall-Auftragsschmelzen‘ (InFer3D) beschaffen und in Betrieb nehmen. Parallel zur laufenden Beschaffung der einzelnen Komponenten kümmert sich Artjom Roth darum, dass auch die baulichen und technischen Voraussetzungen gegeben sind. Nach seinem Abschluss 2017 ist der Maschinenbau-Ingenieur als wissenschaftlicher Mitarbeiter in Forschungs- und Entwicklungsprojekten an der FH tätig. Seit 1. Juni dieses Jahres kümmert er sich um die Projektplanung für die Aufstellung und Inbetriebnahme der InFer3D.
„Mit einem Raum allein ist es nicht getan,“ weiß Artjom Roth. „Bei der Aufstellung der neuen Anlagen gibt es vieles zu beachten, damit InFer3D später störungsfrei und sicher arbeiten kann.“ Im Fall der additiven Fertigungsanlage sind das vor allem bauliche Dinge. Immerhin ist die Raumfrage bereits geklärt. „Die additive Fertigungsanlage wird in einem Laborraum im CIMTT-Gebäude aufgestellt, den früher der Studiengang Offshore- und Anlagentechnik verwendete. Dort muss nun eine Wand eingezogen werden, so dass ein Vorraum entsteht. Zudem muss für diesen Vorraum noch ein neuer Eingang hergestellt werden“, erklärt Roth. „Weiter benötigen wir eine technische Lüftung und vor allem eine Zuleitung, mit der Argon in die Anlage eingeleitet werden kann.“
Das Edelgas Argon ist als sogenanntes ‚Prozess- und Schutzgas‘ essentiell für den Betrieb der additiven Fertigungsanlage. Diese arbeitet im Prinzip wie ein 3D-Drucker, verwendet allerdings statt Kunststoff-Filament verschiedene Metallpulver. „Die Pulver treten aus einer Düse aus, die mit einem Laser die Metallpulver zum Schmelzen bringt und an einer definierten Stelle aufbringt. So kann aus einem digitalen Modell Schicht für Schicht ein dreidimensionales Metallobjekt aufgebaut werden“, erklärt Roth. „Damit diese Fertigung störungsfrei und mit einer hohen Qualität ablaufen kann, sollte das heiße Material vor Interaktionen mit Luftbestandteilen wie Sauerstoff und Wasserstoff geschützt werden. Hierfür möchten wir nicht nur wie üblich um die Düse herum, sondern im gesamten Bauraum eine schützende Argon-Atmosphäre erzeugen.“ Doch bevor es so weit ist, alles läuft und die ersten Bauteile die InFer3D verlassen, muss Artjom Roth Pläne schmieden, in denen unter anderem auch Standorte für die Argon-Flaschen und die Zuleitungen verzeichnet sind.
Doch der 3D-Drucker für Metalle ist nur ein Baustein von InFer3D, den Roth berücksichtigen muss. „Neben diesem ‚additiven‘ Teil enthält die Fertigungszelle unter anderem auch einen ‚subtraktiven‘ Teil mit einem neuen Fräsbearbeitungszentrum. Die subtraktive Komponente mit spanenden Verfahren soll in der Fertigungshalle des CIMTT untergebracht werden. Durch diese räumliche Trennung von additiver und subtraktiver Komponente möchten wir ein hohes Maß an Sicherheit gewährleisten und den lebhaften CIMTT-Betrieb ohne Einschränkungen aufrechterhalten.“ Zudem gehört zur InFer3D ein Robotersystem und ein fahrerloses Transportsystem zur flexiblen Verkettung der additiven mit der subtraktiven Fertigungsanlage.
Da die Beschaffung der Komponenten der InFer3D noch nicht abgeschlossen ist, muss Artjom Roth flexibel planen. „Bis die exakten Abmessungen und technischen Daten der Anlagen bekannt sind, dauert es noch bis Anfang September. Gegenwärtig beschäftige ich mich daher vor allem mit Prozessbeschreibungen, aus denen sich die späteren Baumaßnahmen und Arbeitsabläufe ableiten“, beschreibt Roth seine Arbeit. Dazu gehört auch die Beschreibung des notwendigen Inventars. So liegen auf seinem Schreibtisch dann Prospekte mit Sicherheitsschränken für die Lagerung der Metallpulver und für professionell eingerichtete Arbeitsplätze, an denen die Metallpulver später sicher aus den und in die Maschinenbehälter gefüllt werden sollen.
Seine Planungen und Prozessbeschreibungen bespricht Roth einerseits mit der Prüfgesellschaft DEKRA, die hinsichtlich der Sicherheit der Anlagen und des Umbaus berät und unterstützt. Weiter ist Artjom mit der Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH) in Kontakt, die die Bauplanung für die anstehenden Umbaumaßnahmen übernimmt. „Zudem erhalten wir für den Umbau und dessen Initiierung eine breite Unterstützung aus nahezu allen Richtungen der Fachhochschule wie Präsidium, Bau- und Liegenschaftsabteilung, Finanzverwaltung, Professores und vielen weiteren interessierten Arbeitskollegen“, freut sich Roth. Alle Beteiligten sind zuversichtlich, dass die Planungen bald abgeschlossen sein werden und die Anlage zum Jahreswechsel nach Artjom Roths Plänen aufgebaut werden kann. Anschließend wird es darum gehen, die ersten Funktionstests der Anlagen durchzuführen und die Geräte entsprechend des Automatisierungskonzeptes miteinander zu verketten.
Zum Projekt kam Artjom Roth nicht zufällig, denn der 32-jährige interessiert sich auch privat seit Jahren für Fertigungsverfahren. „InFer3D hat mich von Anfang an begeistert, da ich privat die additive Fertigung in Form eines Filament-3D-Druckers nutze und zudem ein kleines spartanisches CNC-Fräsgerät gebaut habe“, erklärt Roth. „Das innovative Konzept von InFer3D aus metalladditiver, subtraktiver und automatisierter Fertigung und die sich daraus ergebenden Anwendungsmöglichkeiten fand ich so spannend, dass ich meine Unterstützung angeboten habe.“ Diese leidenschaftliche Unterstützung hat das Team um Prof. Dr. Alexander Mattes gerne angenommen.
