1/2 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 1/2 GIESSEREI-RUNDSCHAU 60 (2013)Werkzeuglose Formherstellung mitder 3D-DrucktechnologieSchnell und wirtschaftlich zur SandformThe tool-less Production of Moulds using 3D Print Technology –The rapid and efficient Method for Sand Casting MouldsDipl.-Ing. Ralf Högel,ist Inhaber der Agentur IKH IndustrieKommunikation Högel mit Sitz in Stadtbergen/D.Er war über 20 Jahre hinwegChefredakteur mehrerer Fachzeitschriftenund gehört heute zu den führenden Autorenim Bereich industrieller Hightech-Themen.Schlüsselwörter: 3D-Drucktechnologie, Modell- undFormherstellung, werkzeuglose Formherstellung, voxeljet-TechnologieDie 3D-Drucktechnologie hat in den vergangenen Jahreneinen rasanten Entwicklungssprung vollzogen. Sandgussformenaus dem 3D-Drucker bringen Gießereienheute zahlreiche Vorteile – von kürzeren Durchlaufzeitenüber geringere Nacharbeit bis hin zu einer besserenOberflächenqualität der Rohgussteile. Kein Wunder,dass immer mehr Anwender aus unterschiedlichenBranchen auf die werkzeuglose Herstellung von Sandformensetzen.Bild 1: Wassermantelkern für die AutomobilindustrieGussteile in kleinen Losgrößen haben Konjunktur. Warenes in der Vergangenheit vorwiegend Automobilherstellerund Zulieferer, die in der Erprobung und im PrototypenbauBauteile und Komponenten aus Metallguss in sehrkleinen Stückzahlen benötigten und dafür im 3D-Druckeine überlegene Technologie zur Herstellung der benötigtenSandkerne und Formen fanden (Bild 1), hat sich dasVerfahren im Laufe der Zeit in einer Vielzahl von weiterenIndustriezweigen etabliert. Heute kommt das 3D-Druckverfahren neben den klassischen Applikationenüberall dort zum Einsatz, wo die schnelle und wirtschaftlicheHerstellung von Sandformen auf dem Programmsteht – sei es in der Architektur, bei Restaurationen, inder Luft- und Raumfahrt oder bei der Herstellung von Designermöbeln.Der Durchbruch dieser Technologie macht sich auch imDienstleistungszentrum der voxeljet technology GmbHbemerkbar. Hier entstehen auf hochmodernen 3D-DruckanlagenSandformen und Kerne für den Metallguss in ersterGüte exakt nach Kundenvorgaben. „Noch nie habenwir ein derart breites Spektrum an Formen gedruckt undnoch nie so viele Kunden aus unterschiedlichen Industrienbedient wie heute“, verrät Dr. Ingo Ederer, Geschäftsführerder voxeljet technology GmbH.Zwei Faktoren sind es, denen man diese positive Entwicklungzuschreibt: Zum einen ist es die Kenntnis überdie grundlegenden, verfahrensimmanenten Vorteile der3D-Drucktechnologie, die sich in allen Industriebereichenimmer schneller verbreitet, zum anderen forcieren die erzieltenQuantensprünge bei der Performance der 3D-Drucksysteme maßgeblich deren Anwendungsmöglichkeiten.Vorteile der 3D-DrucktechnologieIm Gegensatz zur konventionellen Herstellung von Formen,bei der allein die Fertigung von Modellplatten oderKernkästen mehrere Wochen in Anspruch nehmen kann,lassen sich im 3D-Druck kleinere Sandformen bereits inwenigen Stunden „drucken“. Die Formen entstehen ohneaufwendige und teure Formeinrichtung vollautomatischrein nach CAD-Daten im sogenannten Schichtbauverfahrendurch den wiederholten Auftrag von 300 Mikrometerdicken Quarzsandschichten, die über den Druckkopf derAnlage selektiv mit einem Binder verklebt werden. Nachdem Druckprozess muss die Form nur noch entpackt,also von überschüssigem Sand befreit werden – fertig.Mit der 3D-Drucktechnologie lässt sich nicht nur dieHerstellungszeit für Prototypen und Kleinserien signifikantverkürzen, auch die Gestaltungsfreiheit des Konstrukteursist weit weniger eingeschränkt, als bei konventionellerFertigung. Konstruktionen können strukturgerechterfolgen, ohne auf Entformungsschrägen oder Hinterschnitteachten zu müssen. Selbst im Erprobungsstadiumgeänderte Formen können ohne zeitintensiveÄnderung von Werkzeugen sofort analog der neuen CAD-Daten ausgedruckt werden.Neben dem zeitlichen Aspekt sprechen aber auch Kostengesichtspunktefür den Einsatz der Schichtbautechniken.Der 3D-Druck ist bei einer Gesamtkostenbetrachtungaufgrund der nicht vorhandenen Werkzeugkosten bis zueiner bestimmten Losgröße erheblich günstiger als diekonventionelle Vorgehensweise. „Je kleiner die Losgröße,desto größer ist der Kostenvorteil unserer voxeljet-Technologie.Je nach Komplexität und Größe der Formen rechnetsich der 3D-Druck heute oftmals noch bei Losgrößenvon mehreren Hundert Teilen“, so Dr. Ingo Ederer.23