1/2 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 1/2 GIESSEREI-RUNDSCHAU 60 (2013)Laufräder mit einem Gewicht von bis zu 800 Kilogramm.Die Holländer haben bereits einige Projekte mit voxeljeterfolgreich abgeschlossen. „Gerade ein Unternehmen wieunseres, in dem viele Prototypen und Kleinserien gefertigtwerden, profitiert in punkto Zeit und Qualität enormvon den Möglichkeiten des 3D-Drucks“, so Nijhuis EntwicklungsingenieurLuke Vrielink.Die konventionelle Herstellung der Prototypen dauertMonate. Ganz anders beim 3D-Druck: Sobald der CAD-Entwurf fertig ist, werden die Daten per e-Mail an dieAuftragsabwicklung von voxeljet geschickt. Ausgehendvon diesen 3D-CAD-Daten generiert der 3D-Drucker dieFormen werkzeuglos und vollautomatisch im Schichtbauverfahren(Bilder 4 und 5). Der aufwändige und teureUmweg über die sonst notwendige Formeinrichtung entfällt.Selbst komplexe Geometrien mit Hinterschneidungenlassen sich detailgetreu und hochpräzise generieren.Je nach Größe des Werkstücks dauert das Drucken ein biszwei Tage.Prototypen in RekordzeitDiese kurze Produktionszeit ist vor allem dann wichtig,wenn es sich um den Prototyp einer Pumpe handelt. Dadie Pumpenfabrik Nijhuis stets Pumpen nach Maß entwickeltund baut, ist dies häufig der Fall. Dank der Möglichkeitendes 3D-Drucks der Sandgussformen kann derPumpenhersteller die Anzahl der auf Lager gehaltenenGussformen reduzieren und trotzdem schneller liefern,wenn zum Beispiel ein Teil einer Pumpe an Bord einesSchiffes ausgetauscht werden muss. Jeder Tag im Dockkostet eine Menge Geld. „Dadurch, dass wir auch die großenSandgussformen zu annehmbaren Kosten bei voxeljetdrucken lassen können, sind wir in der Lage, schnellzu liefern, auch ohne das Modell vorrätig zu haben“, soLuke Vrielink.Auch in der höheren Qualität sieht der Entwicklungsingenieureinen signifikanten Vorteil. Der 3D-Druck vonSandformen entspricht 1:1 dem Computermodell, währendsich bei der handwerklichen Herstellung stets kleineAbweichungen ergeben können. Je komplizierter dieForm des Pumpenrads ist, desto größer sind die Einsparungendurch den 3D-Druck im Herstellungsprozess. Eingutes Beispiel ist das Schraubenkanalrad, ein konischesLaufrad, das exakt mit dem Modell übereinstimmenmuss. Die Form dieses Laufrads muss präzise sein, umUnwuchten zu vermeiden. Trotzdem müssen die Gussteileanschließend nachgeschliffen werden, um eine eventuellvorhandene Unwucht zu beseitigen. Nicht seltenmuss ein Gussteil mehr als einen Tag lang in der Zerspanungsabteilungder Pumpenfabrik Nijhuis geschliffenwerden. Bei der 3D-Technologie wird während der Entwurfsphaseim Computer ausgewuchtet. Das Gussteil istviel genauer und bedarf einer deutlich geringeren Nacharbeit.Ein weiterer Vorteil der Drucktechnik von voxeljet bestehtin der Verwendung von feinem Quarzsand. Im Vergleichzu handgefertigten Sandformen haben die Gussteileeine glattere Oberfläche. Dies schlägt sich in einemniedrigeren Energieverbrauch der Pumpe nieder. „Außerdemwird für jedes Laufrad eine entsprechende Sandformgedruckt, während wir anderenfalls Standardmodelle verwendenund ein größeres Übermaß gießen. Das überschüssigeGussmaterial muss maschinell entfernt werden,das kostet Zeit“, weiß Luke Vrielink. Bei Gussteilen ausharten Werkstoffen kann eine noch größere Nachbearbeitungszeiterforderlich sein. Anders beim 3D-Verfahren:Hier ist der Aufwand für die spanende Nachbearbeitungder Teile durch das kleinere Aufmaß auf ein Minimumbegrenzt (Bild 6).In der Entwicklungsabteilung haben Luke Vrielink undseine Kollegen schon länger nach einer 3D-Drucktechnikgesucht. Bis vor kurzem war diese aber unbezahlbar. Injüngster Vergangenheit ist die Entwicklung dieser Technologie,nicht zuletzt durch innovative Verfahren von voxeljet,erheblich vorangekommen, gleichzeitig sind dieKosten gesunken. „Je komplexer das Teil ist, desto größersind die Vorteile der 3D-Druckechnologie. Besonders beiPrototypen, Einzelstücken oder Kleinserien“, meint Vrielink.Seiner Ansicht nach wird das 3D-Druckverfahrendie konventionellen Herstellungsmethoden stark verdrängen.Bild 4: Sandform für PumpenlaufradBild 5: Laufrad Sandkern25