In Sand gedruckt – Industrieller Einsatz von 3D Druck

Während der private Anwender noch in den seltensten Fällen mit 3D Druck zu tun hatte ist dieser in der Industriellen Fertigung  längst state-of-the-art.

Um z.B. eine Turbine oder ein Getriebe aus Alu oder Metall gießen zu können benötigt man zunächst mal eine Form in die das flüssige Metall gegossen wird. Im Gegensatz zur konventionellen Herstellung von Formen, bei der allein die Fertigung von Modellplatten oder Kernkästen mehrere Wochen in Anspruch nehmen kann, lassen sich im 3D-Druck kleinere Sandformen  bereits in wenigen Stunden „drucken“.

Die Formen entstehen ohne aufwendige und teuere Formeinrichtung vollautomatisch rein nach CAD-Daten im sogenannten Schichtbauverfahren durch den wiederholten Auftrag von 300 Mikrometer dicken Quarzsandschichten, die über den Druckkopf der Anlage selektiv mit einem Binder verklebt werden. Nach dem Druckprozess muss die Form nur noch entpackt, also von überschüssigen Sand befreit werden – fertig.

©www.voxlejet.de

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Mit der 3D-Drucktechnologie lässt sich nicht nur die Herstellungszeit für Prototypen und Kleinserien signifikant verkürzen, auch die Gestaltungsfreiheit des Konstrukteurs ist weit weniger eingeschränkt als bei konventioneller Fertigung. Konstruktionen können strukturgerecht erfolgen, ohne auf Entformungsschrägen oder Hinterschnitte achten zu müssen. Selbst im Erprobungsstadium geänderte Formen können ohne zeitintensive Änderung von Werkzeugen sofort analog der neuen CAD-Daten ausgedruckt werden.

Neben dem zeitlichen Aspekt sprechen aber auch Kostengesichtspunkte für den Einsatz der Schichtbautechniken. Der 3D-Druck ist bei einer Gesamtkostenbetrachtung aufgrund der nicht vorhandenen Werkzeugkosten bis zu einer bestimmten Losgröße erheblich günstiger als die konventionelle Vorgehensweise. „Je kleiner die Losgröße, desto größer ist der Kostenvorteil unserer voxeljet-Technologie. Je nach Komplexität und Größe der Formen rechnet sich der 3D-Druck heute oftmals noch bei Losgrößen von mehreren Hundert Teilen“, so Dr. Ingo Ederer von Voxeljet.

Beispiel Turbinen Herstellung

 

©www.voxlejet.de

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Die 3D Druck Technik stiftet hier echten Mehrwert. Dabei kommt z.b. bei der Firma Voxeljet seit 2010  der 3D Drucker  vx4000 zum Einsatz, der in einem  4x2x1 Meter großen Druckraum  hochpräzise, komplexe, 3dimensionale Formen erzeugt.  Diese Sandmodele werden Schicht für Schicht (ca. 0,3mm) mittels Harz als Bindemittel in einem Stück gedruckt. Dieser „Sandkern“ kann dann z.B. als innere Gussform („Einlegekern“)   für den Metallguß verwendet werden. Vorteil: schnelle Herstellung, weniger Gußgrate wie in alten Verfahren und kostengünstige Fertigung bei geringen Stückzahlen.

Mit 3D Druck zu kürzeren F&E Zeiten

In nur 2 Wochen schaffte der selbe Drucker  auch den Sandkern des Prototypen für einen neuen MAN-Großdiesel Zylinderkopfes vom Auftrag bis zur Lieferung. Diese 3D Druck Technologie bringt somit schon heute deutlich kürzere Entwicklungszeiten und geringere F&E Kosten in der Industrie.

 

Foto übernommen von www.voxlejet.de

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Anderes Beispiel: Die geplante Entwicklung des Imperial GP Roadster – einem hochinnovativen belgischen Hybrid Auto – benötigte ein spezielles Getriebe das rasch und in kleiner Serie für die Tests hergestellt  werden sollte. Mithilfe des 3D Drucks konnten die Sandkerne zu dessen Herstellung innerhalb von 3 Wochen ausgeliefert werden.

Ein weietres Feld in dem 3D Druck seine Anwendungspotentiale zur Schau stellt und noch sicher an Bedeutung gewinnen wird.

 

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