3D-Druck beginnt im Kopf

Anbieter zum Thema

Franke GmbH

trivid GmbH

FACTUREE - Der Online-Fertiger

TRUMPF SE + Co. KG

Beim 3D-Druck wird nur gedruckt was notwendig ist

Auch verfahrensbedingte Einschränkungen gilt es zu beachten und zu vermeiden. „Um das Bauteil an der Plattform des 3D-Druckers anzubinden, benötigt man Stützkonstruktionen, Supports, die nach dem Druck entfernt werden müssen. Man kann sie aber schon bei der Konstruktion teilweise komplett vermeiden“, so Schmidt-Lehr weiter. Beim Konstruieren von Bauteilen für den 3D-Druck wird zunächst alles modelliert, was unverzichtbar ist: der definierte KSS-Ein- und KSS-Strahlaustritt sowie der zur Kollisionsvermeidung mit bewegten Maschinenteilen vorgegebene Bauraum. Dazwischen fügt der Konstrukteur nur so viel Material ein wie unbedingt notwendig, damit das Bauteil seinen Zweck erfüllt. „Ein Kostentreiber beim 3D-Druck ist momentan noch der Maschinenstundensatz. Je kleiner das Volumen des Bauteils, desto kürzer ist die Prozesszeit, die zum Aufbau benötigt wird. Indem wir Material weglassen, wo es nicht nötig ist, wird das Bauteil leichter, was häufig schon für sich genommen ein großer Vorteil ist. Aber selbst wenn das Gewicht bei einem Teil keine Rolle spielt, wird es durch weniger Volumen in der Herstellung günstiger“, erklärt Schmidt-Lehr.

Anders als bei konventionellen Methoden kann sich der Konstrukteur rein auf die Funktionsfähigkeit eines Teils konzentrieren. Im Falle der KSS-Düse von Grindaix führen geschwungene Kanäle zu weniger Druckabfall durch geringere Strömungsverluste. Das spart Pumpenleistung ein und der Endkunde profitiert entweder vom Einsatz einer kleineren Pumpe oder von einer höheren Austrittsgeschwindigkeit des Kühlschmiermittels.

Die perfekte Düse für jeden

Mit den Vorgaben von Grindaix und einer Truprint 1000 von Trumpf erstellte Bionic Production Schritt für Schritt ihr perfektes Modell der neuen Düse. „Vieles, beispielsweise die Strahlausrichtung, lässt sich mittels Software simulieren. Ein Vorteil des 3D-Drucks ist es, dass wir ganz einfach Prototypen erstellen, sie aus probieren und dann modifizieren können“, erzählt Schmidt-Lehr. So ließ sich jede Verbesserungsmöglichkeit ohne großen Aufwand umsetzen und das Resultat kann sich sehen lassen: Die neue Düse passt nicht nur in kleine Bauräume, sie lässt sich auch an jede Kundenanwendung anpassen. Friedrich ist begeistert: „Die Bauteilvarianz ist enorm groß. Mithilfe des 3D-Fertigungsverfahrens können wir praktisch jedem unserer Kunden die für ihn perfekte Düse liefern.“

Effizient ist die neue Düse in vielerlei Hinsicht. Sie ist strömungsoptimiert, wodurch sich die Druckverluste um bis zu 20 % reduzieren ließen. Für eine vorgegebene Austrittsgeschwindigkeit des Kühlschmiermittels wird weniger Druck und damit weniger Energie benötigt. Die geschwungenen Kanäle und die bessere Strahlführung bringen den Kühlschmierstoff zudem genau dorthin, wo er gebraucht wird, und zwar nur in der Menge, die notwendig ist, damit der Prozess gut abgestimmt und ohne thermische Beschädigung des Bauteils durchgeführt werden kann. Eine Verlangsamung des Fertigungsprozesses ist aufgrund der sicheren, automatisierten KSS-Einbringung kein Thema mehr.

Trotz der Begeisterung für das Fertigungsverfahren ist für Friedrich der 3D-Druck nur das Tüpfelchen auf dem i. Die Voraussetzung für das Alleinstellungsmerkmal der Düse war ein sauberes Engineering, das die genaue geometrische Auslegung garantiert. „Es gibt einen Zusammenhang zwischen dem Druck des Kühlschmierstoffs in der KSS-Zuleitung vor der Grindaix-Düse und der Geschwindigkeit, mit der das Kühlmittel aus der Düse herausspritzt. Diese Kennlinien erheben wir für jede kundenspezifisch angepasste Düsenform. Und es gibt einen Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit, mit der das Wasser oder das Öl aus der Düse spritzt, und der Schleifgeschwindigkeit. Wenn man die Schleifgeschwindigkeit kennt, kann man den Druck mit der Grindaix-Düsenkennlinie adaptiv regeln. Wir können unseren Kunden jetzt also genau sagen, unter welchem Druck vor der Düse er welche KSS-Austrittsgeschwindigkeit im Schleifprozess erreicht. Das war bisher in dieser Genauigkeit bei Düsenanwendungen für das Innenrundschleifen nicht möglich.“

(ID:44504128)