Defektes Turbinenrad mit 3D-gedrucktem ersetzt

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Hohe Festigkeit und unkomplizierte Handhabung

Die Formen entstehen ohne aufwendige und teure 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. Dieses Verfahren bietet immense fertigungstechnische Vorteile, die sich punkto Qualität, Fertigungszeit und Wirtschaftlichkeit gleichermassen auswirken. Im konkreten Fall führte der 3D-Druck zu einer erhöhten Bauteilgenauigkeit, einer signifikant reduzierten Nacharbeit sowie zu einer exzellenten Oberflächenqualität und Konturentreue.

Nach dem Druckprozess muss die Form nur noch entpackt, also von überschüssigem Sand befreit werden – und fertig ist das Modell. Die einfache und unkomplizierte Handhabung der Formen macht den Transport zur Giesserei zur einfachen Aufgabe. Dank ihres geringen Binderanteils von 1,2 Prozent und ihrer Festigkeit von 220 Newton pro Quadratzentimeter sind die Sandkerne mit denen aus der üblichen Serienherstellung vergleichbar. Die Formen können sofort weiterverarbeitet werden und sind für den Abguss bereit.

3D-Druck sinnvoll einsetzen

«Im konkreten Fall haben wir uns zu einer Kombination von 3D-gedrucktem Sandkern für die komplizierte Turbinengeometrie und konventionell hergestellter Aussenform entschieden. Das heisst, wir nutzen den Vorteil des 3D-Drucks dort, wo er am grössten ist – bei der Herstellung des komplizierten Innenbereichs. Anstelle von vielen aneinandergereihten, einzelnen Kernsegmenten punktet der Mono-Sandkern mit erhöhter Bauteilgenauigkeit, engeren Toleranzen sowie geringerem Putzaufwand wegen des Wegfalls vieler Kerntrenngräten», so Dr. Ederer.

In den meisten Fällen lohnt es sich, sowohl Innenbereich als auch Aussenform im 3D-Druck herstellen zu lassen. Letztendlich ist es eine Frage der Stückzahlen und individuellen Gegebenheiten, wie die Aussenform herzustellen ist.

Ergänzendes zum Thema

kurzinterview

Kurzinterview mit Dr. Ingo Ederer, Geschäftsführer der Voxeljet Technology GmbH

SMM: Für welche Anwendungsgebiete eignen sich Voxeljet-3D-Drucker?

Dr. Ingo Ederer: Voxeljet-3D-Drucker eignen sich für viele verschiedene Anwendungsgebiete. Je nach eingesetztem Material werden die Bauteile für die Herstellung von Formen und Modellen für den Metallguss oder viele andere formgebende Einsatzzwecke verwendet. Kunst und Architektur-Anwendungen sind z. B. stark auf dem Vormarsch. Gleiches gilt für die Film-Branche, die sich zunehmend unserer Technik bedient.

Sie bieten Lohnfertigung an und entwickeln zugleich 3D-Drucker. Wie entstand diese Doppelspurigkeit?

Dr. Ederer: Wir haben zunächst als reiner Maschinenbauer angefangen, dann aber schnell gemerkt, dass die Fertigung von Mustern immer grösseren Raum bei uns eingenommen hat. Dazu kam, dass einige Kunden dann aktiv die Lohnfertigung nachgefragt haben. Letztlich war es dann nur noch ein kleiner Schritt, den Geschäftsbereich auch offiziell zu etablieren. Inzwischen profitieren beide Bereiche voneinander: Der Maschinenbau hat die Möglichkeit, neue Entwicklungen im harten Einsatzfall zu testen und die Dienstleistung kann auf die neuesten Entwicklungen zurückgreifen.

Wo liegen die Stärken Ihrer Drucksysteme?

Dr. Ederer: Unsere Drucksysteme zeichnen sich durch höchste Leistungsfähigkeit, grösste am Markt erhältliche Bauräume und Robustheit im harten Dauereinsatz aus.

Wo sehen Sie im Maschinenbau die Potenziale des 3D-Drucks?

Dr. Ederer: Der 3D-Druck wird den Maschinenbau insbesondere im Bereich kleiner Losgrössen revolutionieren. Sondermaschinen, Ersatzteile, kleine Serien können im 3D-Druck schneller und kostengünstiger hergestellt werden.

Inwiefern beschäftigen Sie sich mit der Entwicklung neuer Druckmaterialien?

Dr. Ederer: Die Anwendungsbreite steht und fällt mit neuen industriell verwertbaren Materialien. Insofern ist die Materialentwicklung bzw. Adaption neuer Materialien einer unserer Entwicklungsschwerpunkte.

Wo liegen hier die Herausforderungen?

Dr. Ederer: Im 3D-Druck gibt es eine ganze Reihe enger Rahmenbedingungen, die in der konventionellen Bearbeitung dieser Materialien keine Beachtung findet. Z. B. müssen Binder, die zu unserer Drucktechnik passen sollen, besonders dünnflüssig sein.

Stahlgiesserei setzt verstärkt auf Sandmodelle

Die Stahlgiesserei Wolfensberger, die bei der Herstellung von komplexen Gussteil-Prototypen verstärkt auf Sandmodelle von Voxeljet setzt, war auch bei diesem Projekt von der Qualität der 3D-Drucke sehr angetan. Der Abguss überzeugte auch die Schweizer Turbal AG. Durch die Hilfe zur Selbsthilfe der beteiligten Unternehmen ist die Stromerzeugung der Klinik in Äthiopien wieder sichergestellt. «Unbürokratische Direkthilfe-Projekte wie dieses sind aus unserer Sicht sehr effektiv und stellen zudem sicher, dass die Hilfe genau dort ankommt, wo sie benötigt wird. Für Voxeljet war es ein Vergnügen, einen sinnvollen Beitrag zu einem sinnvollen Projekt leisten zu können», resümiert Dr. Ederer. <<

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Gemeinsames Hilfsprojekt für Klinik in Äthiopien

Defektes Turbinenrad mit 3D-gedrucktem ersetzt

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3D-Druck sinnvoll einsetzen

Stahlgiesserei setzt verstärkt auf Sandmodelle