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DER KONSTRUKTEUR 10/2019

DER KONSTRUKTEUR 10/2019

3D-DRUCK GUTE NOTEN IM

3D-DRUCK GUTE NOTEN IM AUSDRUCK Spritzguss, gefräst oder gedruckt? Bei Kunststoffbauteilen wie Zahnrädern werden durch additive Technologien die Karten neu gemischt. Spezielle Werkstoffe und verschiedene Druckverfahren bieten dabei vielfältige Möglichkeiten. Der Praxistest beweist, was sich bewährt. SPECIAL 3D-Drucker stellen Unikate oder Kleinserien von Sonderbauteilen – etwa Zahnräder, Verschleißteile und Greifer – in wenigen Stunden her, ganz ohne Werkzeuge. Die Geräte brauchen dafür lediglich eine CAD-Datei mit dem digitalen Bauplan des Produkts. Werkzeug-, Rüst- und Lagerungskosten entfallen. Einen Beleg für die Einsparungsmöglichkeiten liefern 3D-gedruckte Zahnräder des Kölner Motion Plastics Spezialisten Igus. Das Unternehmen ist seit 1964 auf die Herstellung von Kunststoffteilen für die Industrie spezialisiert, nutzt dafür seit jeher das Spritzgussverfahren. Seit 2014 stehen in den Kölner Werkhallen allerdings auch 3D-Drucker. Anwender können die reibungs- und verschleißfreien Hochleistungskunststoffe in der additiven Ferti- Autor: Tom Krause, Leiter Geschäftsbereich Additive Fertigung, igus GmbH gung nutzen und so schmier- und wartungsfreie Unikate und Kleinserien schnell und kostengünstig drucken lassen. Dabei hat der Konstrukteur ein hohes Maß an Freiheit im Design und spart dabei auch noch Kosten und Zeit. SLS VS. FDM Auf dem Markt existieren verschiedene 3D-Drucktechnologien. Zu den bekanntesten zählen das Selektive Lasersintern (SLS) und das Fused Deposition Modelling (FDM), auch bekannt als Schmelzschichtverfahren. Beim FDM schmilzt der 3D-Drucker Filament, einen thermoplastischen Kunststoff, der auf einer Spule aufgewickelt ist. Die Schmelze fließt anschließend durch die Düse eines beweglichen Druckkopfs, des sogenannten Hotend. Sobald der Kunststoff diesen verlässt, erstarrt er. Schicht für Schicht entsteht das gewünschte Objekt. Für Überhänge und Hinterschneidungen druckt der Extruder Stützstrukturen, die sich nach dem 94 DER KONSTRUKTEUR 10/2019

EINE MESSE. EIN ZIEL. ZWEI STÄDTE. Druck mit wenigen Handgriffen entfernen lassen. Professionelle FDM-Drucker kosten wenige tausend Euro, sodass sie bei immer mehr Unternehmen zum Anlagenbestand zählen. Wesentlich teurer sind hingegen SLS-Drucker, deren Kosten im unteren sechsstelligen Bereich liegen. SLS-Drucker funktionieren wie folgt: Ein Beschichter breitet eine 0,1 mm dünne Kunststoffpulverschicht auf einer Bauplattform aus. Statt eines Extruders kommt ein Laser zum Einsatz, der das Pulver verschmilzt – überall dort, wo laut CAD-Datei das Bauteil entstehen soll. Die Plattform senkt sich anschließend ab und der Prozess beginnt erneut, solange, bis das Element fertig ist. Mit dem SLS-Druck lassen sich parallel deutlich mehr Bauteile im Bauraum fertigen, zusätzliche Stützstrukturen sind nicht notwendig, selbst filigranste Geometrien sind möglich. Am Ende besitzen die SLS-gefertigten Teile eine höhere Festigkeit und lassen sich auch bei höheren Lasten einsetzen. Aufgrund dieser Vorteile hat Igus jetzt auch seine Kapazitäten im SLS-Druck verdreifacht, um dem Anwender schnell und kostengünstig das gewünschte Bauteil zu liefern. Doch unabhängig davon, für welches Verfahren sich der Anwender am Ende entscheidet, Igus bietet mit dem 3D-Druckservice auf der Seite www.igus.de/3DDruckservice die Möglichkeit, seine CAD-Daten hochzuladen, den Werkstoff auszuwählen und das gewünschte Verschleißteil drucken zu lassen. AUF DEN WERKSTOFF KOMMT ES AN DER 3D-DRUCK VON ZAHNRÄDERN SPART ZEIT SOWIE KOSTEN UND BIETET DEM KONSTRUK- TEUR EIN HOHES MASS AN FREIHEIT IM DESIGN Bauteile aus dem 3D-Drucker sind aber nur dann industrietauglich, wenn ein hochwertiger Kunststoff zum Einsatz kommt. Klassiker wie Polyactide (PLA) und Arcylnitril-Butadien-Styrol (ABS) weisen hohe Reibwerte auf und verschleißen schnell. Igus hat deswegen in den vergangenen Jahren ein Portfolio aus sieben Tribo-Filamenten sowie zwei SLS- Pulvern entwickelt. Sie sind qualitativ so hochwertig wie die Kunststoffe, die das Unternehmen seit Jahrzehnten für den Spritzguss einsetzt. Es gibt unterschiedlichste Ausführungen – etwa für Hochtemperaturanwendungen oder den direkten Lebensmittelkontakt. Die Industrietauglichkeit haben die Igus-Ingenieure im Testlabor bewiesen, wo sie Verschleiß und Reibwerte der Kunststoffe testen, mit jährlich 135 Billionen linearen, schwenkenden und rotierenden Bewegungen. Bei einem der Tests zeigte ein 3D-gedrucktes Zahnrad aus ABS, belastet mit 1,2 Nm, nach 75 h einen hohen Verschleiß. Die Zähne waren abgeschliffen, nahe am vollständigen Verschleiß. Anders bei dem Werkstoff Iglidur i180-PF: Das Filament hielt einer Belastung von 2,9 Nm 140 Stunden lang stand. Das Profil der Zähne war fast unverändert, es zeigte sich lediglich bei starker Vergrößerung eine kaum sichtbare Abnutzung der Kunststoffoberfläche. 01 Beim FDM schmilzt der 3D-Drucker in einem Extruder ein Filament, einen thermoplastischen Kunststoff, der auf einer Spule aufgewickelt ist 6.–8. NOVEMBER 2019 BAD SALZUFLEN www.fmb-messe.de 15 Jahre 12.–13. FEBRUAR 2020 AUGSBURG www.fmb-sued.de Code: 1491 einlösen und kostenloses Ticket sichern! ZULIEFERMESSE FÜR MASCHINENBAU, AUTOMATISIERUNG UND PRODUKTION