#3DStartup: AMFREE überwindet die Grenzen des XXL-Metalldrucks

Während die additive Fertigung von Metallen von Jahr zu Jahr wächst, bleiben einige Herausforderungen auf dem Markt bestehen, insbesondere wenn es um die Herstellung großformatiger Teile oder deren Reparatur geht. Den Lösungen auf dem Markt mangelt es oft an Zuverlässigkeit und die so hergestellten Teile entsprechen nicht den Anforderungen oder sind zu teuer. Vor diesem Hintergrund entstand das französische Startup AMFREE: Es entwickelt schlüsselfertige und vorqualifizierte Hybridmaschinen für den XXL-3D-Metalldruck, die dem Bediener die Arbeit erleichtern und ein qualitativ hochwertiges Ergebnis garantieren. Dabei stützt sie sich vor allem auf Künstliche Intelligenz, die Fehler korrigiert und aus möglichen Druckproblemen lernt. Wir hatten die Gelegenheit, Nicolas Villedary, den Geschäftsführer, zu treffen, um mehr über die verwendete Technologie, die Zielbranchen und die zukünftigen Pläne dieses ehrgeizigen Startups zu erfahren.

3DN: Könnten Sie sich kurz vorstellen und Ihren Bezug zur additiven Fertigung erläutern?

Hallo, mein Name ist Nicolas Villedary und ich bin Geschäftsführer von AMFREE, einem Unternehmen, das 3D-Metalldrucker vertreibt, mit denen man große Teile (bis zu 5 Meter) einfach herstellen und reparieren kann. Diese Maschinen werden in Form eines schlüsselfertigen und vorqualifizierten Pakets (Maschine, Software, zugehörige Dienstleistungen) vertrieben, das die Qualität der Realisierungen und die Einfachheit der Nutzung gewährleistet.

Die Teams von AMFREE und IREPA LASER neben einem 3D-gedruckten XXL-Teil aus Metall.

3DN: Was ist AMFREE und wie kam es zur Idee?

Das im August 2023 gegründete und in Illkirch-Graffenstaden (Elsass) ansässige Deeptech-Startup AMFREE will die additive Metallfertigung von großen Teilen schneller und zugänglicher machen. Die Technologie wurde 2019 im elsässischen CRT (Centre de Ressource Technologique) IREPA LASER geboren. Es entstand eine Pilotlinie, die nun zur Qualifizierung und Herstellung von Industrieteilen betrieben wird. Auf derselben Linie setzt AMFREE seine F&E-Entwicklungen fort, um neue Funktionen (3D-Scan, Bearbeitung, Prozesssteuerung, intelligente Sensoren, …), die KI seiner Maschinen und seine digitale und dienstleistungsorientierte Infrastruktur zu entwickeln.

Wir haben AMFREE aus der Erkenntnis heraus entwickelt, dass die verschiedenen Verfahren der additiven Fertigung in Bezug auf Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit an ihre Grenzen stoßen. Zwar gewinnen einige von ihnen an Präzision, wie das Laser-Pulverbett-Schmelzverfahren (PBF), um komplexe Teile herzustellen, doch eignen sie sich derzeit nur für die Gestaltung von Teilen mit einer Länge von einigen Dutzend Zentimetern oder einem Durchmesser. Diese Technologien eignen sich nicht für die Herstellung von XXL-Teilen, die mehrere Meter lang sein können.

Heutzutage ähnelt die Herstellung von großen Teilen eher einem Handwerk. Bei den Produktionsanlagen handelt es sich oft um Spezialmaschinen oder „hausgemachte“ Maschinen, deren Ergebnisse von Bediener zu Bediener, von Fabrik zu Fabrik und von Maschine zu Maschine unterschiedlich ausfallen. XXL-Teile sind oft kritische Teile, die eine hohe Wertschöpfung erbringen oder ihre Benutzer einem erheblichen finanziellen Schaden aussetzen, wenn sie nicht mehr funktionieren. Da sie nicht leicht zu ersetzen sind und in der Industrie eine kritische Rolle spielen, mussten einfache, erschwingliche und kostengünstige Standardmaschinen entwickelt werden, die in der Lage sind, Teile schneller zu produzieren (Verringerung der Vorlaufzeit) oder wieder in Betrieb zu nehmen (Kreislaufwirtschaft, ökologische Verantwortung, Schonung von Ressourcen und Energie).

Die Maschine basiert auf der DED-Lasertechnologie mit mehreren Drähten, die ein dynamisches Energiemanagement ermöglicht.

3DN: Welche Herausforderungen sind mit dem 3D-Druck großer Metallteile verbunden? Wie geht AMFREE mit diesen Herausforderungen um?

Bei großen Teilen besteht die Herausforderung darin, auf Anhieb gute Teile zu produzieren. Die Teile sind groß und Nichtkonformitäten sind oft kostspielig und können die Wettbewerbsfähigkeit einer logisch-additiven Fertigung verschlechtern.

Um dies zu erreichen, hat sich AMFREE dafür entschieden, eine schlüsselfertige und vorqualifizierte Lösung anzubieten. So können die Nutzer sicher sein, dass sie über die gesamte Ausrüstung und Software verfügen, die für die Herstellung von XXL-Teilen unter angepassten, validierten und vollkommen optimalen Bedingungen erforderlich ist. Mit dem Kauf einer Maschine erhält jeder AMFREE-Kunde alles, was er braucht, ohne versteckte Kosten und 60 Monate lang fachliche Unterstützung durch Material- und Verfahrensexperten. AMFREE-Maschinen sind mit verschiedenen spezialisierten KIs ausgestattet, die AMFREE Tag für Tag verbessert. So profitieren alle unsere Maschinen von neuen Fähigkeiten, um ihre Arbeit besser zu beherrschen und sich gegen Qualitätsmängel zu schützen. AMFREE arbeitet heute daran, die Prozesskontrolle seiner Maschinen zu perfektionieren, und interessiert sich bereits für die frühzeitige Antizipation von Abweichungen, um deren Auftreten zu verhindern.

Das AMFREE-Servicezentrum arbeitet an der Qualifizierung neuer Materialien und ihrer zugehörigen KI für industrielle Anwendungen in zahlreichen Branchen (Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Industrie, Eisenbahn, Werkzeuge, O&G, Kernkraft, Hydraulik, …) in Partnerschaft mit verschiedenen Herstellern von Schweißdrähten. So ist es möglich, die Eigenschaften der mit der AMFREE-Technologie hergestellten Fertigungen/Reparaturen zu garantieren. Diese ermöglicht auch die Entwicklung neuer innovativer Materialien und Legierungen für neue Anwendungen (wie für den speziellen O&G-Sektor), indem mehrere Drähte unterschiedlicher Art gleichzeitig und kontrolliert miteinander verschmolzen werden.

Ein Beispiel eines 3D-gedruckten Teils von AMFREE.

3DN: Könnten Sie uns mehr über Ihre Maschine erzählen?

AMFREE hat sich für die DED-Laser-Draht-Technologie entschieden, weil die Verwendung eines Lasers insbesondere die Möglichkeit bietet, die Menge der zugeführten Energie genau zu steuern und schnell und lokal sehr hohe Energiedichten zu erreichen. Um noch einen Schritt weiter zu gehen, haben wir eine innovative Technologie entwickelt, die es ermöglicht, hohe Drahtabscheidungsgeschwindigkeiten zu erreichen und gleichzeitig die geometrischen Eigenschaften der Abscheidungen zu kontrollieren und eine extreme metallurgische Qualität zu gewährleisten (die häufig bei Teilen mit hoher Wertschöpfung gefragt ist).

Unsere Maschinen nutzen auch Künstliche Intelligenz, um nicht vorhersehbare Phänomene vorherzusagen und zu korrigieren. Intelligente Sensoren, die von unseren Teams entwickelt wurden, werden zur Überwachung des Prozesses (Monitoring) eingesetzt. Diese Daten werden von KIs verarbeitet, die sich aus der Gesamtheit der von der Maschine erzeugten Daten speisen, um mögliche Abweichungen zu korrigieren, bevor sie zu einer Nichtkonformität führen, und sie letztendlich zu antizipieren, um präventiv rückzuwirken und ihr Auftreten zu verhindern.

In der Standardkonfiguration besteht eine AMFREE-Maschine aus einem Roboter auf einer Linearachse, der eine AMFREE-Mehrdraht-Laserdüse an Bord hat. Die Maschine kann auf Wunsch angepasst werden und ist zunächst für eine Größe von 5 x 2,5 x 2,5 m ausgelegt.

Die Standardmaschine AMFREE besteht aus einem Roboter auf einer linearen Achse.

Optional kann ein Positionierer (kontinuierliche Mehrachsenfertigung), ein beweglicher Spindelstock (für zylindrische Teile) oder ein zusätzlicher Roboter hinzugefügt werden, um 3D-Scan- oder Bearbeitungsoptionen für eine Multiprozessnutzung an Bord zu nehmen. Die Idee ist, das Werkstück in den Maschinenraum zu legen und um das Werkstück herum zu arbeiten (Maßkontrolle, Oberflächenvorbereitung, additive Fertigung, Bearbeitung von nach der Fertigung unzugänglichen Bereichen, zerstörungsfreie Prüfung). So ermöglichen diese Maschinen einerseits die Neufertigung von Teilen, die den Endmaßen nahe kommen, aus einfachen Drahtspulen (oder Fässern), und andererseits ermöglichen sie es den Herstellern, ihre Marktanteile auf die Welt der Reparatur auszudehnen und so einen zirkulären, tugendhaften und lukrativen Ansatz in der Fertigung zu verfolgen.

Die Maschinen sind mit den neuesten CNC-Steuerungen von Siemens Sinumerik ONE ausgestattet. Sie verfügen über alle Funktionen der Welt der maschinellen Bearbeitung. Sie sind vollständig instrumentiert und auch an die neuen Nutzungsmöglichkeiten angepasst (kommunizierende Maschinen, 4.0, evolutionäre Maschinen, KI-gestützte Maschinen, …).

3DN: Was sind Ihre Zielbranchen? Und Ihre zukünftigen Projekte?

In Europa richten wir uns in erster Linie an die Auftraggeber (Brückenköpfe der industriellen Wertschöpfungsketten), die Nutzer von Schmiede- und Gussteilen und die Wartungsunternehmen.

Mit Unterstützung des Staates (BPI) und der Region Grand Est beschleunigen wir die digitalen Entwicklungen rund um den Prozess (intelligente Sensoren, dynamisches Energiemanagement) und die digitale Infrastruktur und Dienstleistungen, die an die Maschinen angebunden sind, um die vom AMFREE-Servicezentrum entwickelten Verbesserungen in die Zukunft zu tragen. Es wird auch daran gearbeitet, die Leistung der an die AMFREE-Maschinen angeschlossenen Optionen (3D-Scan, maschinelle Bearbeitung) zu qualifizieren und die Nutzung der additiven Fertigung in all ihren Formen zu vereinfachen.

Die Maschine kann optional mit einem 3D-Scanner oder einer Bearbeitungsspindel ausgestattet werden.

Wir werden in Kürze eine Finanzierungsrunde über 2,5 Millionen Euro abschließen, um unsere Belegschaft zu verstärken, die Architektur unserer Maschinen und deren Einsatzmöglichkeiten weiter zu vereinfachen und in Europa intensiv für diese neue, hochproduktive Technologie zu werben, deren Potential von der Industrie noch verkannt wird und die bei großen Abmessungen bislang unerwartet ist.

Schließlich planen wir den Verkauf einer ersten Maschine im Jahr 2024. Unser Ziel ist es, bis 2026 etwa zehn Einheiten zu verkaufen, wobei wir vor allem Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Energie, Industrie, O&G und Verteidigung anvisieren.

3DN: Haben Sie noch ein abschließendes Wort an unsere Leserschaft?

Wir streben strategische Partnerschaften mit verschiedenen europäischen Industrieunternehmen und technischen Zentren an, um die Technologie populär zu machen und ihre noch weitgehend unbekannten Vorteile zu fördern. Besuchen Sie unsere Website HIER, um mehr zu erfahren!

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*Bildnachweise: AMFREE