Praxis-Check 3D-Druck mit WSD Stanzen: Metall-3D-Druck als Alternative zum Ätzprozess
Die WSD GmbH aus Nordhorn ist Spezialist für Stanzwerkzeuge in der Druckindustrie. Ihre Systeme ermöglichen es, Papier direkt in der Druckmaschine zu schneiden, zu rillen oder zu prägen. Für die Herstellung der hauchfeinen Schneidkanten setzte das Unternehmen bisher auf ein aufwendiges Ätzverfahren – ein Prozess, der viel Zeit, Geld und den Einsatz von Chemikalien bedarf. Gemeinsam mit Niedersachsen ADDITIV hat WSD geprüft, ob der Metall-3D-Druck eine ressourcenschonendere Alternative ist.
Das Unternehmen
| Name | WSD GmbH |
| Branche | Druckbranche |
| Mitarbeitende | 1 – 20 |
| Standort | 48529 Nordhorn |
| Website | wsd-stanzen.de |
Die WSD GmbH entwickelt und fertigt Stanzwerkzeuge und Zubehör für die Druckindustrie. Mit ihren Systemen können Druckereien direkt im Druckprozess veredeln. Das spart Arbeitsschritte und macht die Produktion effizienter. Das Unternehmen legt dabei Wert auf den Umweltschutz und verzichtet etwa auf Chrom- oder Nickel-Beschichtungen.
Die Idee
Statt die Bleche aufwendig zu ätzen, um feine Schneidkanten zu erzeugen, möchte WSD Stanzen erproben, die Kanten im Praxis-Check 3D-Druck gezielt additiv aufzutragen. Die Idee: Mit dem metallpulverbettbasierten, Selektiven Laserstrahlschmelzen (Laser Powder Bed Fusion, kurz LPBF) eine präzise Struktur auf dünne Trägerbleche aufzubringen. Diese Stanzstruktur wird anschließend mikrofein graviert, um die finale Schärfe zu erhalten. Das Ziel ist es, den zeit- und chemieintensiven Ätzprozess zu ersetzen, Ressourcen zu sparen und schneller auf neue Designs reagieren zu können.
Die Umsetzung
Das Team von Niedersachsen ADDITIV trug zuerst ein rostfreies, langlebiges Edelstahlpulver auf einem 0,4 Millimeter starken Trägerblech auf und testete dann einige Parameter aus wie Leistung, Bewegungsgeschwindigkeit und -muster des Lasers. Im Anschluss untersuchten die Expert:innen die Dichte des aufgetragenen Materials.
Die größte Hürde: Viele Parameterkombinationen führten dazu, dass sich die Strukturen während des Drucks vom Trägerblech lösten. Andere verursachten sichtbare Verformungen am dünnen Blech. Durch eine schrittweise Optimierung gelang es schließlich, stabile Parameter zu finden.
Ergebnisse
Der Erfolg gelang mit optimierten Parametern: Eine Probe erreichte eine relative Dichte von 99,2 Prozent – eine entscheidende Voraussetzung, um Verzugsfreiheit und sichere Haftung zu gewährleisten sowie Materialfehler zu vermeiden. Sie ist damit sogar weniger porös als die bisher geätzten Schneiden mit 98,5 %.
Anschließend gravierte der Betrieb die Stanzbahnen gemeinsam mit dem Niedersachsen ADDITIV-Team mikrofein mit einer Fräse, um scharfe Schneidkanten zu erhalten. Das Ergebnis: kontinuierliche, funktionsfähige Schneiden, die den hohen Anforderungen der Druckindustrie entsprechen.
Gleichzeitig wurde aber auch eine Einschränkung des Verfahrens für diesen Anwendungsfall deutlich: Der Prozess reagiert sehr empfindlich auf verschiedene Geometrien. Eine einfache, gerade Linie ließ sich gut erproben. Bei komplexeren, gekrümmten Formen trat aber wieder Verzug auf. Für jede neue Geometrie wäre also eine neue, aufwendige Anpassung der Prozessparameter nötig. Für die WSD GmbH, die oft kundenspezifische Designs umsetzt, ist das ein erheblicher Aufwand. Ein weiteres Hindernis könnte in der begrenzten Bauraumgröße von LPBF-Anlagen liegen, da die Bleche des Unternehmens teilweise größer als ein Meter sind.
Ausblick
Der Praxis-Check hat der WSD GmbH wertvolle Erkenntnisse geliefert: Der LPBF-Prozess kann für wiederkehrende, bereits erprobte Geometrien auf kleinen Belchen eine gute Option sein. Für die Einführung immer neuer Formen ist er jedoch nur bedingt geeignet.
Niedersachsen ADDITIV empfiehlt daher, weitere additive Fertigungsverfahren zu prüfen. Methoden wie das Metal Binder Jetting, bei denen kein hoher Wärmeeintrag während des Drucks entsteht, könnten hier eine flexiblere Lösung bieten. Mit dem Laserauftragsschweißen lässt sich eine hohe Dichte des aufgetragenen Materials erreichen und könnte damit ebenfalls ein umsetzbares und wirtschaftliches Verfahren sein, gerade wenn es um die Skalierung des Prozesses geht und größere Bleche bedruckt werden sollen.
Die WSD GmbH verfügt bereits über das Gebrauchsmuster DE-GM 20 2025 100 502 einer 3D-Drucktechnik für Stanzwerkzeuge. Das Unternehmen wird zukünftig weitere additive Verfahren in Erwägung ziehen.