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Wälzlager aus dem Drucker [Advertorial]

3D-Druck revolutioniert die Herstellung von Leichtbaulagern

Speziallager: Drehverbindungen mit integrierten Drahtwälzlagern lassen sich individuell gestalten
Speziallager: Drehverbindungen mit integrierten Drahtwälzlagern lassen sich individuell gestalten (Bild: Franke GmbH)

Weniger Material bedeutet weniger Gewicht. 3D-Drucker ermöglichen die Herstellung von Bauteilen, deren Form und innerer Aufbau frei gestaltet werden kann. Kombiniert mit Franke Drahtwälzlagern entstehen auf diese Weise die leichtesten Drehverbindungen auf dem Markt.

Das Prinzip der Drahtwälzlager

Gekonnter Leichtbau ist die Fähigkeit, überall dort Material wegzulassen, wo es nicht gebraucht wird. Traditionelle Leichtbaulager von Franke setzen genau hier an. Das Funktionsprinzip der Franke Drahtwälzlager bietet eine große Bandbreite an Möglichkeiten, individuell auf den Anwendungsfall zugeschnittene Sonderlager zu konstruieren.

Drahtwälzlager werden aus gehärtetem Stahl gefertigt und sorgen in nahezu jedem umschließenden Material für die erforderliche Steifigkeit und Präzision des Lagers. Das integrierte Drahtwälzlager trägt die Hauptlast und nimmt Kräfte aus allen Richtungen auf. Um Drahtwälzlager den Anforderungen des Einsatzfalles anzupassen, stehen zahlreiche Möglichkeiten in Bezug auf Drahtprofil, Kugeldurchmesser und Material zur Verfügung. Für besondere Verhältnisse sind Drahtwälzlager auch aus amagnetischem Stahl oder Edelstahl erhältlich. Eine Auswahl an verschiedenen Profilen gewährt große Gestaltungsfreiheit der umschließenden Konstruktion. Franke Drahtwälzlager lassen sich in jede umschließende Konstruktion integrieren und ermöglichen den Bau äußerst kompakter und ultra-leichter Lagerlösungen. Die Gehäuseteile sind der Beanspruchung der Wälzkörper nicht unmittelbar ausgesetzt und können äußerst dünnwandig ausfallen. Zusammen mit dem kleinen Einbauraum der Drahtwälzlager ergeben sich kompakte und leichtgewichtige Bauteile. Durch die freie Gestaltung der umschließenden Konstruktion können oftmals weitere Bauteile entfallen und ganze Baugruppen ersetzt werden. Das Funktionsprinzip der Drahtwälzlager wird in dieser Animation deutlich: https://youtu.be/GMTSRTTpW3s

Leichtbaulager werden noch leichter

Durch aufwändige Untersuchungen und Analysen können die umschließenden Teile von Drehverbindungen so ausgelegt werden, dass Materialeinsatz und Wandstärken den auftretenden Belastungen genügen. Allerdings sind bei der Festlegung der Teilegeometrie oftmals Grenzen gesetzt. Nicht alles was auf dem CAD-Bildschirm gut aussieht kann auch realisiert werden. Hier kommen sowohl fertigungstechnische Beschränkungen beispielsweise bei der spanabhebenden Produktion als auch ökonomische Restriktionen insbesondere beim Formenbau für CFK-Rohlinge ins Spiel.

Drehverbindungen mit Gehäuseringen aus laminiertem CFK (Karbon) und integrierten Drahtwälzlagern waren bislang die leichtesten einbaufertig erhältlichen Drehverbindungen. Das spezifische Gewicht von CFK beträgt nur rund 60 % von Aluminium. Tragzahlen, Steifigkeit und Temperaturverhalten entsprechen gleichartigen Drehverbindungen aus Aluminium. 3D-Druck mischt die Karten neu. Durch den schichtweisen Aufbau der Teile ergeben sich völlig neue Möglichkeiten der Gestaltung. Innere Wabenstrukturen, veränderliche Wandstärken und sogar ein Mix in der Beschaffenheit des Materials sind möglich und tragen dazu bei, noch filigraner und leichter zu konstruieren. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist die schnelle Verfügbarkeit. Eine entsprechend konfigurierte CAD-Datei reicht aus, um den Drucker in Aktion zu setzen. Schon kurz darauf sind die benötigten Teile zur weiteren Verarbeitung verfügbar. Schon ab Losgröße eins wird 3D-Druck in diesem Produktsegment somit zur idealen Fertigungsform, da keinerlei Werkzeuge oder Formen benötigt werden.

Die ersten Prototypen sind inzwischen gebaut haben intensive Tests durchlaufen. Anwendungen finden sich überall, wo es auf geringes Gewicht ankommt oder die Antriebsenergie reduziert werden soll. Zielbranchen sind daher Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau oder die Medizintechnik. Auch MRK-Roboter, die klein und leicht den Menschen Aufgaben abnehmen, können von 3D-gedruckten Leichtbaulagern profitieren. Ein erster Einsatzfall für ein Drahtwälzlager mit umschließenden Teilen aus dem 3D-Drucker ist die Lagerung einer Patientenliege in einem Rettungshelikopter. Hier punktet das Speziallager durch extrem geringes Gewicht und durch seine Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen und Vibrationen.

Weitere Informationen zu Leichtbaulagern: http://www.leichtbaulager.de/

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