DER KONSTRUKTEUR 3/2016

DIGITALE

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG I SPECIAL Materialien machen Eindruck Hochleistungskunststoffe für bewegte Anwendungen zeigen, was 3D-Druckmaterialien heute schon leisten können Die additive Fertigung setzt in der Industrie neue Maßstäbe, was die Freiheit in der Konstruktion betrifft. Auch die Zeiträume bis zur jeweiligen Produktions reife verkürzen sich drastisch. Um Prototypen und Teile ab Stückzahl eins zu produzieren, entstehen keine hohen Werkzeugkosten mehr. Zudem muss kaum überschüssiges Material abgetragen werden, was das 3D-Drucken in diesem Bereich zu einer kostengünstigen Herstellungsmethode macht. Ein Kunststoffspezialist zeigt, was heute schon möglich ist. STATEMENT Martina Bopp, Redakteurin Aus dem Nichts ein Teil entstehen zu lassen – das ist die Faszination des 3D-Drucks. Wie bei allen anderen Fertigungsverfahren auch sind die verwendeten Materialien entscheidend für das Eigenschaftsprofil der herge stellten Komponente. Mit neuen Hochleistungswerkstoffen schafft die additive Fertigung den Sprung von der Prototypen-Ebene in den bewegten und anspruchsvollen industriellen Einsatz – und eröffnet dem Konstrukteur dadurch neue Freiheiten. Mit der additiven Fertigung und neuartigen Hochleistungskunststoffen haben sich zwei moderne Technologien zusammengefunden, die sich in optimaler Weise ergänzen. Kombiniert garantieren sie eine hohe Freiheit in der Konstruktion bei gleichzeitiger Verschleißfestigkeit der verwendeten Bauteile. Um das zu erreichen, erforscht und entwickelt Igus neue 3D-Druck-Werkstoffe für Anwendungen in Bewegung. Das Angebot des Kölner Unternehmens hat sich seit der Vorstellung des ersten Tribo-Filaments auf der Hannover Messe 2014 kontinuierlich erweitert. Hohe Verschleißfestigkeit im 3D-Druck Mit den inzwischen vier Tribo-Filamenten im Programm können nicht nur Gleitlager oder komplexere Baumformen hergestellt, sondern diese auch direkt in industriellen Anwendungen betrieben werden. Darüber hinaus hat Igus Ende des letzten Jahres das erste Tribo-SLS-Pulver für das selektive Lasersintern vorgestellt. „Das Lasersintern ist im 3D-Druck bekannt für eine viel höhere Präzision im Vergleich zum FDM-Verfahren“, erklärt Tom Krause, verantwortlicher Produktmanager bei Igus. „Ein weiterer Vorteil unseres neuen Werkstoffs ist außerdem, dass die Bauteile durch den Druck im SLS-Verfahren eine viel höhere Festigkeit erreichen.“ Beim Lasersintern sind keine Stützstrukturen nötig, da das lose Pulver, das vom eingesetzten Laser nicht aufgeschmolzen wird, als Stützmaterial fungiert. So sind an den Bauteilen weniger Nacharbeiten nötig, die gefertigten Teile können direkt eingesetzt werden. Fit für den industriellen Einsatz Dass die gedruckten Teile längst über das Stadium von reinen Prototypen-Anwendungen hinaus sind, zeigen ausführliche Testreihen im 2750 m 2 großen Testlabor. Dort traten Igus-Tribo-Filamente aus dem Iglidur-Werkstoff J260 gegen herkömmliche 3D-Druck- Filamente (ABS) sowie Spritzgussteile aus dem gleichen Igus-Werkstoff an. Intensiv wurden über mehrere Monate lineare und rotierende Testläufe sowohl auf Wellen aus gehärtetem, geschliffenen Stahl sowie Edelstahl im hauseigenen Testlabor gefahren und ausgewertet. Da die additive Fertigung mit schmier- und wartungsfreien Hochleistungskunststoffen noch ein vergleichsweise junges Feld ist, sahen sich die Materialexperten der Igus GmbH einem ergebnisoffenen Experiment gegenüber. Das Ergebnis überraschte. Es zeigte sich, dass die Verschleißfestigkeit der aus dem Tribo-Filament gedruckten Gleitlager im rotierenden wie auch linearen Versuch vergleichbar mit den klassischen Spritzgusskomponenten war, und das sogar auf beiden Wellen. Damit stehen die gedruckten Komponenten den gespritzten Komponenten in puncto Verschleißfestigkeit kaum nach. Zugleich wurde in den Tests erneut deutlich, dass die Reibwerte des Tribo- Filaments gerade im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druck-Materialien besonders niedrig sind. So kam es bei dem Versuchsaufbau ABS gegen Tribo-Filament im rotierenden Test auf der Edelstahlwelle sogar zum Totalausfall des ABS-Teils, während die Reibverluste beim Tribo-Filament immer noch niedrig waren. Mit diesen realen Versuchen konnten die Tester erneut demonstrieren, wie Motion Plastics ihre Stärken in der Bewegung ausspielen, auch im 3D-Druck. So ist es möglich, dass gedruckte Teile, wie Gleitlager oder Schneckenräder, direkt eingebaut und industriell genutzt werden können. Drucken oder drucken lassen Doch nicht alle Unternehmen verfügen über eigene 3D-Drucker. Für diese Fälle haben die Kölner einen 3D-Druckservice im Programm, mit dem Kunden sich ihre Wunschteile direkt ausdrucken lassen können. Online werden die Daten im STL-Format per Drag-and-drop ins Browserfenster gezogen. Im nächsten Schritt können Anwender die gewünschten Abmessungen festlegen und anschließend das gewünschte Material auswählen. „Man sieht hier schon während des Bestellvorgangs den Stückpreis der Teile, der sich an dem Druckvolumen orientiert“, erklärt Tom Krause. www.igus.de 64 Der Konstrukteur 3/2016

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