DER KONSTRUKTEUR 10/2017

SPECIAL 3D-DRUCK HERR

SPECIAL 3D-DRUCK HERR ÜBER DEN 3D-Druck beginnt im Gehirn der Konstrukteure. Sie müssen umdenken, um die immensen Möglichkeiten der jungen Fertigungstechnologie zu nutzen. Der Kühlschmierstoffsystem-Experte Grindaix hat das getan. Die große Herausforderung beim Innenrundschleifen sind die beengten Platzverhältnisse zwischen Bauteil und Werkzeug. Hier eine mit konventionellen Fertigungsmethoden hergestellte Kühlschmierstoffdüse unterzubringen, die den Anforderungen entspricht, ist schwierig und bei sehr kleinen Öffnungen meist unmöglich. In der Praxis wird daher der zum Schleifen benötigte Kühlschmierstoff (KSS) vorsichtig von außen eingespritzt. Das führt dazu, dass der Innenrundschleifprozess nur sehr langsam vonstattengeht, und birgt überdies das Risiko, dass zu wenig KSS an der Bearbeitungsstelle gelangt. Das Resultat sind höhere Taktzeiten und eine damit verbundene verringerte Produktivität sowie hohe Ausschussraten aufgrund thermischer Schädigungen am Bauteil. Für Dirk Friedrich, geschäftsführender Inhaber der Firma Grindaix, keine befriedigende Lösung. Die Grindaix GmbH mit Sitz in Kerpen ist spezialisiert auf die Optimierung und den Umbau von Kühlschmierstoff-Versorgungssystemen für Werkzeugmaschinen und entwickelt Lösungen, um Schleifbrand und die Verschwendung von Kühlschmierstoffen weitestgehend zu vermeiden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind die Experten bei Grindaix auch offen für neue Fertigungstechnologien. ALLES IST MÖGLICH – das ist häufig der Tenor, wenn es um den 3D-Druck geht. Das stimmt prinzipiell, aber vor dem Fertigen eines Teils ist umfassendes Engineering-Know-how gefragt, damit das, was der 3D-Drucker Schicht für Schicht aufbaut, auch seinen Zweck erfüllt. Dieses Fachwissen in eine 3D-Druck-gerechte Konstruktion einfließen zu lassen ist gar nicht so einfach. Das mussten auch die Ingenieure bei Grindaix feststellen. „Wir sind es gewohnt, klassisch, also auch stets fertigungsorientiert zu konstruieren. Die 3D-Konstruktion ist kein Hexenwerk, aber man muss bereit sein, umzudenken“, so Friedrich. Schützenhilfe holte sich Grindaix bei der Bionic Production GmbH in Hamburg. „Die Experten von Bionic Production überarbeiteten und optimierten unsere erste Konstruktion 3D-Druck-gerecht. Sie zeigten uns, worauf man achten muss, und wir haben so viel gelernt, dass wir jetzt in der Lage sind, auch selbstständig 3D-Teile zu konstruieren“, erzählt Friedrich. Matthias Schmidt-Lehr, Vertriebsleiter 90 DER KONSTRUKTEUR 10/2017

ei Bionic, weiß, worauf es beim 3D-Druck ankommt. „Konstrukteure sollten Gelerntes erst einmal vergessen und der neuen Technologie Raum geben. Gerade Linien und rechteckige Strukturen braucht man höchstens in Ausnahmefällen. Beim 3D-Verfahren besteht die Möglichkeit, Freiformflächen zu drucken, die sich mit herkömmlichen CAD-Tools oft gar nicht konstruieren lassen, und wenn doch, muss der Anwender damit umgehen können.“ Auch verfahrensbedingte Einschränkungen gilt es zu beachten und zu vermeiden. „Um das Bauteil an der Plattform des 3D-Druckers anzubinden, benötigt man Stützkonstruktionen, sogenannte Supports, die nach dem Druck entfernt werden müssen. Man kann sie aber schon bei der Konstruktion teilweise komplett vermeiden“, so Schmidt-Lehr weiter. Beim Konstruieren von Bauteilen für den 3D-Druck wird zunächst alles modelliert, was unverzichtbar ist: der definierte KSS-Ein- und KSS-Strahlaustritt sowie der KONSTRUKTEURE SOLLTEN GELERNTES ERST EINMAL VERGESSEN UND DER NEUEN TECHNOLOGIE RAUM GEBEN zur Kollisionsvermeidung mit bewegten Maschinenteilen vorgegebene Bauraum. Dazwischen fügt der Konstrukteur nur so viel Material ein wie unbedingt notwendig, damit das Bauteil seinen Zweck erfüllt. „Ein Kostentreiber beim 3D-Druck ist momentan noch der Maschinenstundensatz. Je kleiner das Volumen des Bauteils, desto kürzer ist die Prozesszeit, die zum Aufbau benötigt wird. Indem wir Material weglassen, wo es nicht nötig ist, wird das Bauteil zudem leichter, was häufig schon für sich genommen ein großer Vorteil ist. Aber selbst wenn das Gewicht bei einem Teil keine Rolle spielt, wird es durch weniger Volumen in der Herstellung günstiger“, erklärt Schmidt-Lehr. Anders als bei konventionellen Methoden kann sich der Konstrukteur rein auf die Funktionsfähigkeit eines Teils konzentrieren. Im Falle der KSS-Düse von Grindaix führen geschwungene Kanäle zu weniger Druckabfall durch geringere Strömungsverluste. Das spart Pumpenleistung ein und der Endkunde profitiert entweder vom Einsatz einer kleineren Pumpe oder von einer höheren Austrittsgeschwindigkeit des Kühlschmiermittels. VORDENKEN IST ZWINGEND Mit den Vorgaben von Grindaix und einer TruPrint 1000 von Trumpf erstellte Bionic Production Schritt für Schritt das perfekte Modell der neuen Düse. „Vieles, beispiels- 01 MOTEK Halle 7 Stand 7406 X-frame – So baut man Maschinengestelle heute Unser patentiertes modulares Maschinengestell X-frame setzt neue Maßstäbe – in allen Branchen, Einsatzgebieten und Produktionsbereichen. ★★★ häwa Industrie 4.0 ready ★★★ Denn: Wir verwirklichen von der Planung bis zur Auslieferung die individuellen Anforderungen unserer Kunden. Weil wir wissen, dass komplexe Maschinen nicht mit einer Standardlösung betrieben werden können. Lassen Sie uns auf der MOTEK darüber sprechen. 01 Die neue Düse (links) kommt als überarbeitete Konstruktion weich geschwungen und ohne harte Übergänge strömungs-optimiert aus dem 3D-Drucker Fordern Sie Ihre Eintrittsgutscheine an: info@haewa.de häwa GmbH · Industriestraße 12 · 88489 Wain Telefon +49 7353 9846-0 · www.haewa.de DER KONSTRUKTEUR 10/2017 91 Haewa.indd 1 12.09.2017 09:26:25