3D-Druck

Gigantischer 3D-Drucker fertigt 10-Tonnen-Getriebeteile aus Stahl

| Redakteur: Katharina Juschkat

Die tonnenschweren, stählernen Gehäuseteile von Schiffsgetrieben werden bisher gegossen. In Zukunft sollen sie mit einem riesigen 3D-Drucker hergestellt werden.
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Die tonnenschweren, stählernen Gehäuseteile von Schiffsgetrieben werden bisher gegossen. In Zukunft sollen sie mit einem riesigen 3D-Drucker hergestellt werden. (Bild: Reintjes GmbH)

Ein Zusammenschluss aus Forschungsinstituten und Unternehmen will einen riesigen XXL-3D-Drucker bauen, um Schiffsgetriebeteile aus Stahl zu drucken. Der Drucker soll Stahlteile bis 10 Tonnen Gewicht fertigen.

Bei der Konstruktion von grossen Schiffen werden die Schiffsgetriebegehäuse als Unikate aus Stahl gegossen. Zum Giessen braucht es deshalb extra dafür hergestellte Gussformen. Jetzt wollen niedersächsische Forschungsinstitute und Unternehmen gemeinsam einen 3D-Drucker entwickeln, der zukünftig diese Stahlbauteile mit einem Gewicht von mehreren Tonnen fertigt.

Drei Tonnen Stahl eingespart

Ein grosser Vorteil der Additiven Fertigung ist die Ressourceneffizienz: Werden die Bauteile gedruckt statt gegossen, entfällt die Herstellung der individuellen Formen. Auch das Gewicht der Einzelteile kann reduziert werden, da beim Drucken andere Konstruktionen möglich sind als beim Giessen. So können beispielsweise Hohlräume oder Wabenstrukturen eingebracht werden. Das stählerne Getriebegehäuse aus dem 3D-Drucker soll deshalb maximal 10 Tonnen wiegen – wird es gegossen, erreicht es ein Gewicht von 13 Tonnen.

3D-Drucker so gross wie Frachtcontainer

Zur Herstellung der tonnenschweren Getriebegehäuseteile ist ein gewaltiger Druckraum nötig. Sechs Meter lang, drei Meter breit und anderthalb Meter hoch soll der Innenraum des 3D-Druckers werden, den Forschungsinstitute und Unternehmen aus Niedersachsen gemeinsam entwickeln wollen. Damit ist der Drucker annähernd so gross wie ein Frachtcontainer.

Beim Drucken der stählernen Gehäuseteile setzen die Forscher des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) auf das laserunterstützte Lichtbogenschweissen. Bei diesem additiven Fertigungsverfahren wird Stahldraht aufgeschmolzen und Schicht für Schicht aufeinander geschweisst. Pro Stunde sollen auf diese Weise bis zu fünf Kilogramm Stahl aufgetragen werden, so das Forschungsziel.

Druck wird dauerhaft überwacht

Um die Qualität der Bauteile sicherzustellen, entwickeln die Ingenieure des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH eine Inline-Messtechnik. Diese ermöglicht es, während des Druckens Fehler zu erkennen und zu korrigieren. Dafür wird der Druckvorgang dauerhaft überwacht und bei Bedarf werden Druckparameter im Prozess automatisiert angepasst. Wenn beispielsweise in einem Schritt zu viel Material aufgetragen wurde, kann im nächsten Schritt weniger aufgetragen werden oder umgekehrt.

Da beim Drucken ein Teil des Materials noch heiss und ein Teil bereits abgekühlt ist, kann durch das Schrumpfen des Materials beim Abkühlen Verzug entstehen. „Dies ist eine Hürde, die wir überwinden wollen“, sagt Ake Kriwall, der sich am IPH gemeinsam mit Projektingenieur Dominik Melcher um die Entwicklung der Messtechnik kümmert.

Beteiligte Unternehmen und Forschungsinstitute am XXL-3D-Drucker:

  • Reintjes JES GmbH (Leitung des Forschungsprojektes): Schiffsgetriebehersteller
  • Institut Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH: Qualitätsüberwachung mit Inline-Messtechnik
  • Eilhauer Maschinenbau GmbH: Anlagenbau des XXL-3D-Druckers
  • Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH): Laserunterstütztes Lichtbogenschweissen
  • Tewiss – Technik und Wissen GmbH: Bau und Steuerung des Druckkopfes

Gefördert wird das Projekt „Energie- und ressourceneffiziente Herstellung grossskaliger Produkte durch additive Fertigung am Beispiel von Schiffsgetriebegehäuse (XXL-3D-Druck)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). Das Projekt läuft bis Ende 2021.

Seminartipp

Das Seminar 3D-Druck in der direkten digitalen Fertigung vermittelt die Technik, Eignung und Voraussetzung des 3D-Drucks und gibt den Teilnehmern einen Überblick über die Entwicklungen, Möglichkeiten und Grenzen.

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