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Laserauftragschweissen hybrid Kürzere Durchlaufzeiten dank Hybridtechnologie

Redakteur: Anne Richter |

Sulzer hat seinen Fertigungsprozess für Pumpenläufräder seit 2018 auf DED-Hybrid-Technologie umgestellt. Die Lasertec 65 3D hybrid von DMG Mori kombiniert 5-Achs-Bearbeitung und additive Fertigung. Dadurch konnte Sulzer die Lieferzeiten entscheidend reduzieren.

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Die alternierende Fertigung erlaubt eine hochgenaue Bearbeitung von Bereichen, die auf konventionelle Art nicht zu erreichen wären, was wiederum den Wirkungsgrad der Schaufelräder erhöht.
Die alternierende Fertigung erlaubt eine hochgenaue Bearbeitung von Bereichen, die auf konventionelle Art nicht zu erreichen wären, was wiederum den Wirkungsgrad der Schaufelräder erhöht.
(Bild: Jens Ellensohn Fotografie)

Mehrere tausend Meter Förderhöhe erreichen die individuellen Pumpenlösungen von Sulzer in den Bereichen Öl und Gas, Energie und Wasseraufbereitung. Die 1834 in Winterthur gegründete Firma entwickelt seit 1860 Pumpen für industrielle Anwendungen. Zum anderen konzentriert sich Sulzer auf die Fertigung komplexer rotierender Bauteile sowie auf Trenn-, Misch- und Applikationstechnologien. Mit weltweit 180 Produktions- und Servicestandorten und 16 500 Mitarbeitern arbeitet das Unternehmen kundennah und geht in der Fertigung innovative Wege, wie die Anschaffung einer DMG Mori Lasertec 65 3D hybrid, die neu DED hybrid heisst, zeigt.

Laufräder gehören zu den am stärksten beanspruchten Komponenten in Pumpen, wie Sulzer sie konzipiert. Feststoffe in den Flüssigkeiten und Säuren sorgen für enormen Verschleiss. Dennoch sind die Bauteile auf Betriebszeiten von bis zu 20 Jahren ausgelegt. «Die Anlagen arbeiten jedoch meist deutlich länger», erklärt Robin Rettberg, bei Sulzer zuständig für Fertigungstechnologien. «Wenn so ein Laufrad ausgetauscht werden muss, benötigen unsere Kunden schnell Ersatz.» Da dies überwiegend Sonderanfertigungen betreffe, könne das Unternehmen auch nicht mit Lagerbeständen arbeiten.

Konventioneller Prozess mit 25 Wochen Durchlaufzeit

Die Herausforderung bei den Laufrädern besteht in ihrer komplexen Geometrie. Der konventionelle Fertigungsprozess umfasst die Konstruktion und Herstellung einer Gussform, das Giessen des Rohteils und die finale Bearbeitung des Laufrades, wobei längst nicht alle Stellen des Rohteils mit herkömmlichen Mitteln erreicht werden. «Die Kanäle der Laufräder laufen zum Teil bis zu 360 Grad um das Rad herum», so Robin Rettberg. Der aufwändige Prozess könne in Summe 25 Wochen dauern.

Prozessoptimierung und gesteigerter Wirkungsgrad durch hybride Fertigung

Als die additive Fertigung ein grösseres Thema wurde, hat Sulzer hier nach alternativen Prozessen gesucht. Während die ersten Pulverbettlösungen Schwierigkeiten in der Nachbearbeitung mit sich brachten und im Materialaufbau auf reine Schichten limitiert waren, hatte DMG Mori 2018 mit dem Konzept der hybriden Komplettbearbeitung auf einer Lasertec 65 3D hybrid die Lösung. Basierend auf einem 5-achsigen Bearbeitungszentrum kombiniert die Lasertec 65 3D hybrid die additive Fertigung mittels Pulverdüse mit anspruchsvollem und hochgenauem Fräsen im Hundertstelbereich in einer Aufspannung. «Das gibt uns die Möglichkeit, alternierend nahezu beliebige Geometrien 5-achsig aufzubauen und entscheidende Bauteilstellen fertig zu fräsen, ehe diese nicht mehr erreichbar sind», beschreibt Robin Rettberg den Prozess. «Also auch die Bereiche, die bei Gussmodellen zuvor unbearbeitet blieben.» Mit den besseren Oberflächen erziele Sulzer einen höheren Wirkungsgrad. Zudem gebe es einen weiteren Vorteil gegenüber den früheren Pulverbettlösungen: «Wir sind im Durchmesser nicht auf einen knapp bemessenen Bauraum limitiert.» Die Lasertec 65 3D hybrid bietet Verfahrwege von 735 x 650 x 560 mm.

Hybrides CAD/CAM für Produktentwicklung, Konstruktion und Fertigung

Als Robin Rettberg den neuen Prozess eingeführt hat, wurde er schnell mit einer typischen Herausforderung in der additiven Fertigung konfrontiert: «Schon in der Konstruktion muss ein Umdenken stattfinden, damit man das Potenzial der hybriden Fertigung voll ausschöpfen kann.» Sulzer setzt deshalb in der CAD-Konstruktion und CAM-Programmierung auf Siemens NX. Die Software wurde in Zusammenarbeit zwischen Entwicklungsingenieuren von DMG Mori und Siemens entwickelt und ist im Bereich der Pulverdüsentechnologie die leistungsstärkste Lösung von der Programmierung bis zur Fertigung.

Fortschrittlicher additiver Prozess – 1 Woche Durchlaufzeit

Nach wie vor ist die Fertigung der Laufräder ein aufwendiger Prozess. Allein die Konstruktion und Programmierung nimmt ungefähr eine halbe Woche ein. Letztendlich ist der neue hybride Prozess um ein Vielfaches schneller. «Wir konnten den gesamten Durchlauf von 25 auf unter eine Woche reduzieren», freut sich Robin Rettberg über den Meilenstein. Dazu trage auch der schnelle Materialaufbau der Lasertec 65 3D hybrid bei. Er liegt abhängig vom Werkstoff bei etwa 1 kg pro Stunde. Nachdem Robin Rettberg mit seinem Team einen stabilen Prozess in der Fertigung von Laufrädern auf der Lasertec 65 3D hybrid etabliert hat, ist Sulzer zuversichtlich, dass die Lösung zukunftsweisend ist. «Wir möchten die Kapazitäten in diesem Bereich weiter steigern, weil wir mit dieser Technologie noch flexibler auf unsere Kundenanforderungen reagieren können.» -ari- SMM

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