Aufrufe
vor 3 Jahren

DER KONSTRUKTEUR 10/2020

  • Text
  • Fertigung
  • Konstrukteur
  • Unternehmen
  • Anwendungen
  • Produkte
  • Teile
  • Einsatz
  • Schnell
  • Additive
  • Igus
DER KONSTRUKTEUR 10/2020

3D-DRUCK PROTOTYPEN ZUM

3D-DRUCK PROTOTYPEN ZUM ABHEBEN SPECIAL Konstruktionen in der Luft- und Raumfahrttechnik müssen außergewöhnlichen Belastungen und Herausforderungen standhalten. Die Neuentwicklung eines speziell geschmierten Propellergetriebes gelang durch die enge Zusammenarbeit zweier deutscher Fertigungs- Spezialisten in Rekordzeit. Ein Flugobjekt mit E-Antrieb und einem Propellergetriebe, das sowohl horizontal als auch vertikal funktioniert ist die neueste Entwicklung, mit der sich Isar Getriebetechnik Geschäftsführer Dr. Albert Wimmer und sein Team beschäftigen. „Eine sehr spannende Sache, denn die Versorgung mit Getriebeöl muss in allen Positionen gewährleistet sein.“ Warum der Auftraggeber für diese Entwicklung gerade das kleine Team aus Ismaning auserkoren hat, erkennt man, wenn man einen Blick auf die bisherigen Projekte wirft. UMSETZUNG NEUER IDEEN Getriebe mit Drehzahlen bis weit über 100 000 U/min und Turbogetriebe im Megawatt-Bereich sowie jegliche Hochleistungsgetriebe gehören zu den Spezialgebieten der Isar Getriebetechnik KG. Die Spezialisten entwickeln vorwiegend Prototypengetriebe und Kleinserien. Die Kunden schätzen die sehr kurzen Entwicklungszeiten und nutzen die Getriebe in der Luftfahrttechnik, der Automobilbranche oder der Forschung. Die Bandbreite reicht von Klein- und Mikroantrieben bis zu wuchtigen Prüfständen, die auf extreme Belastungen ausgelegt sind. Ein weiteres Geschäftsfeld befasst sich mit Pionierleistungen in Form von Vorentwicklungen für zukünftige Autor: Tobias Fischer, Proto Labs Germany GmbH, Feldkirchen Serienprodukte. Hier findet man die eher filigranen Konstruktionen in Leichtbauweise, die ebenfalls beachtliche Leistungsdaten vorweisen. Kein Wunder also, dass Geschäftsführer Albert Wimmer mit dem neuartigen Propellergetriebe betraut wurde. „Unser Kunde aus der Luftfahrttechnik hatte die Idee für einen völlig neuen E-Motor mit relativ hoher Drehzahl, die wir über unser Getriebe reduzieren sollen, um einen Propeller anzutreiben. Die Schwierigkeit daran ist die Schwenkbarkeit der gesamten Einheit, da in jeder Position eine Schmierung des Getriebes gewährleistet sein muss.“ UNTERSTÜTZUNG DURCH ADDITIVE FERTIGUNG Um dies zu erreichen, konstruierte das Isar-Team ein feinadriges Kanalsystem mit Austrittsdüsen für Öl, das per Pumpendruck transportiert wird. Das Anlegen und die Darstellung des Systems im 3D-CAD-System Creo zeigte zunächst die theoretische Lösung auf. Anschließend war ein belastbarer Prototyp gefragt. Herkömmliche CNC-Fertigungsverfahren schieden letztendlich aus, da viele Stellen der komplexen Geometrie durch Fräsen nicht umsetzbar waren. Albert Wimmer suchte daher nach einem leistungsstarken 3D- Fertigungsdienstleister und wurde bei Protolabs fündig: „Wir entschieden uns für das Metallsinterverfahren, das im nahegelegenen Eschenlohe von Protolabs durchgeführt wird. Beeindruckend war die unglaub liche Geschwindigkeit sowohl für die Angebotserstellung als auch für die Durchführung des Auftrags in insgesamt nur 15 Arbeitstagen.“ Die ersten Prototypen brachten sofort wichtige Erkenntnisse für die weitere Entwicklung. In den verschlungenen Ölkanälen verblieben Reste des Sinterpulvers, die nicht zu entfernen waren. Weshalb in der nächsten Entwicklungsschleife breite Ausgänge geschaffen wurden, um die Kanäle sauber entleeren zu können. Mit Inserts lassen sie sich später wieder verschließen. Außerdem wurde die Wandstärke an einzelnen Bereichen verdickt, um die Stabilität zu erhöhen. „Die erforderlichen Revisionsschritte sind mit Protolabs deutlich schneller durchgeführt worden, als das mit klassischen Anbietern 60 DER KONSTRUKTEUR 2020/10 www.derkonstrukteur.de

3D-DRUCK 01 Um eine ausreichende Schmierung des Getriebes zu erreichen, konstruierten die Entwickler ein feinadriges Kanalsystem mit Austrittsdüsen für Öl, das per Pumpendruck transportiert wird 02 02 Das Anlegen und die Darstellung des Systems im 3D-CAD-System zeigte zunächst die theoretische Lösung auf 03 Der innenschrägverzahnte Hohlradträger mit seiner anspruchsvollern Zahnradgeometrie, wurde in kurzer Zeit per Metallsintern produziert 01 03 möglich gewesen wäre“, führt Wimmer aus. „Wir verfügen schon heute über eine funktionierende Einheit bestehend aus Motor, Getriebe, integrierter Pumpe und Ausgangsflansch. Es gibt bereits eine nächste Entwicklungsstufe, in der die Pumpe nicht nur das Getriebeöl umwälzt, sondern gleich noch den Motor kühlt“, beschreibt Wimmer das weitere Vorgehen. ZUSAMMENARBEIT AUF HOHEM NIVEAU Zeitersparnis und Präzision sind wichtige Faktoren bei der Vergabe von Fertigungsdienstleistungen, dies zeigte sich auch bei einem weiteren kritischen Teil: „Ein innenschrägverzahnter Hohlradträger besitzt eine sehr anspruchsvolle Zahnradgeometrie, für die man bei Standardfertigungsverfahren extrem lange Werkzeugbeschaffungszeiten in Kauf nehmen muss. Nicht so bei Protolabs. Hier wurde das voll funktionsfähige Teil in gewohnt kurzer Zeit per Metallsintern produziert“, führt Geschäftsführer Wimmer aus. Das Konstruktionsmodell wird hierzu einfach auf die Angebotsplattform von Protolabs hochgeladen, durch eine automatisierte Machbarkeitsanalyse geprüft und anschließend gemeinsam mit dem Anwender optimiert. Sind alle Beteiligten mit der fertigen Kons-truktion zufrieden, kann die Produktion beginnen. Albert Wimmer ist froh, für das komplexe Thema additive Fertigung einen Partner mit breitem Spektrum gefunden zu haben: „Für uns ist Protolabs einfach der 3D-Fertiger auf Knopfdruck. Wir haben einen Anbieter mit der ganzen Bandbreite an Verfahren und Materialien, der immer auf dem aktuellsten Stand der Technik ist. Hinzu kommen noch die fundierte Beratung und die einfache Bestellabwicklung. Auf diese Weise finden wir stets das optimale Verfahren zur jeweiligen Anforderung. Dieses ganzheitliche Angebot und die überaus schnelle und termingerechte Produktion entlastet uns. Damit können wir uns voll auf unsere MIT TEAMARBEIT IN WINDESEILE ZUM HOCHFUNKTIONALEN PRODUKT Die Isar Getriebetechnik wird immer wieder für absolute Neuentwicklungen hinzugezogen. Es ist dann jedes Mal ein tolles Gefühl, wenn man die eigenen Ideen in Prototypen umgesetzt sieht. Für uns gehört Protolabs fest zum Team, wenn es darum geht, aus Ideen und Computermodellen in Windeseile hochfunktionale Produkte zu schaffen. DR. ALBERT WIMMER, Geschäftsführer, Isar Getriebetechnik KG Projekte konzentrieren und gleichzeitig von modernster Technologie profitieren.“ Wo genau das neuartige Getriebe verbaut wird und wo das futuristische Flugobjekt zum Einsatz kommt, darf Albert Wimmer noch nicht verraten. Er ist sich aber sicher, dass es aufsehenerregend sein wird. Bilder: Aufmacher: bluedesign – stock.adobe.com, Sonstige: Proto Labs Germany GmbH www.protolabs.de www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2020/10 61