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Praxis-Know-how

Mit 3D-Druck zur werkzeuglosen Montage

| Autor: Simone Käfer

Auf diesem Desktopdrucker fertigt Lauda unter anderem Klipps für eine werkzeuglose Montage.
Auf diesem Desktopdrucker fertigt Lauda unter anderem Klipps für eine werkzeuglose Montage. (Bild: ©Simone Käfer)

Eine automatisierte 3D-Druck-Fabrik, feinere Oberflächenstrukturen oder aufwendige Nachbearbeitungsprozesse braucht man bei Lauda nicht. Die Additive Fertigung besetzt dort eine kleine, aber effiziente Nische.

  • Der Temperiergerätehersteller bereits 100 Produkte entwickelt, die er auf seinem 3D-Desktopdrucker fertigt.
  • Eines dieser Produkte ist ein Befestigungselement, das viel Zeit in der Montage einspart.
  • Vor der Kleinserie stand viel Lehrzeit. Nach zwei Jahren Übung haben sich die Fehldrucke drastisch verringert.

Seit beinahe fünf Jahren, seit April 2014, steht in der F&E-Abteilung bei Lauda ein Ultimaker 2. Der 3D-Desktopdrucker verarbeitet Filamente aus PLA und ABS. Doch eigentlich wären Metalle interessanter, denn das Unternehmen produziert Temperiergeräte für Bereiche von –100 bis 300° C, die in medizinischen, chemischen und labortechnischen Prozessen eingesetzt werden sowie für das Testen von Elektrogeräten und Batterien für E-­Autos. Auch im Raumfahrtunternehmen Space X von Elon Musk stehen Lauda-Geräte. „Für einen Metalldrucker um die 100.000 Euro haben wir noch kein Businessmodell“, begründet Johannes Schierholt den Griff zum 3D-Kunststoffdrucker. Schierholt hat die F&E-Abteilung bei Lauda geleitet. Außerdem sei die Komplexität der Additiven Fertigung mit Metallen ein Hindernis und die Technik noch nicht weit genug entwickelt. „Aber wir beobachten das“, fügt er an. Denn 3D-Metalldruck würde die Anwendungsbereiche in der Additiven Fertigung bei Lauda deutlich erweitern. Alleine schon, weil Kunststoffe den Temperaturen bis 300° C nicht standhalten. Trotzdem haben die Konstrukteure bei Lauda inzwischen rund 100 verschiedene Bauteile entwickelt, die sie in ihren eigenen Geräten verbauen.

Keine Designerware sondern Industriebauteile

Die Temperiergeräte von Lauda sind keine Massenprodukte. Üblich sind Stückzahlen von 200 bis 2000 pro Modell und Jahr, aber auch Kleinserien mit 20 Geräten und individuelle Anfertigungen gehören zum Alltagsgeschäft. Genau das richtige Feld für die Additive Fertigung – und bei Lauda weiß man es auch zu Nutzen. So haben die Konstrukteure ein Befestigungselement entwickelt, dass es bei Lauda vorher nicht gab: eine Klemme. Das klingt wenig spektakulär und alt bekannt. Doch „mit dem Klipp haben wir eine komplett werkzeuglose Montage erreicht“, erklärt Christian Wörrlein, Konstrukteur und Laudas 3D-Druck-Fachmann. Denn der Klipp, also die Klemme, befestigt die Rohre, durch die die Flüssigkeiten fließen und die die Bestandteile der Temperiergeräte verbinden, als Wärmeaustauscher, Verdichter und Drosselventil. Es werden nicht viele Klipps pro Gerät benötigt, vielleicht 300 Stück von einer Größe pro Jahr und 100 in einer anderen Größe. Vor den Klipps wurden Bleche gebogen, Löcher gebohrt, die Bleche mit einer Schraube und Mutter befestigen, mit einer weiteren Halterung gesichert und endlich die Rohre befestigt. „Heute wird der Klipp in ein ausgelasertes Blech eingedreht und das Rohr reingeklippst“, beschreibt Wörrlein den Vorgang. Für die Montage bedeutet das eine immense Zeitersparnis.

Aber nicht nur in der Montage wird Zeit gespart. Auch die Herstellung der Klipps bringt mit dem Ultimaker Zeiteinsparungen. Wenn die Montage eine neue Charge braucht, wird nachmittags der Drucker eingerichtet, über Nacht gedruckt und morgens sind die Klipps fertig. Eine Nachbearbeitung ist nicht nötig. „Es sind keine Designstücke, es sind Industriebauteile“, bringt Schierholt es auf den Punkt.

Die richtige Grundfläche für den Druck finden

Doch das sie jetzt die Vorteile genießen können, dafür musste vorher auch Zeit investiert werden. „Man muss sich schon in die Bedienungsanleitung einlesen, die Bauplatte ausrichten und eine gut Grundfläche finden“, sagt Wörrlein. Eine Grundfläche finden musste Wörrlein, damit die Druckteile auch haften bleiben – und sich nach dem Druck einfach entfernen lassen. Die Haftung ist dem Verzug geschuldet. Denn haften die Bauteile nicht richtig auf der Platte, wölben sich die Außenränder der Bauteile nach oben, sobald sich der Kunststoff abkühlt und zusammenzieht. „Geht die Haftung zur Platte verloren, löst sich das Bauteil, ich muss den Druck abbrechen und mindestens das eine Bauteil ist verloren“, beschreibt Wörrlein das Problem mit dem Verzug. Die Lösung war ein normales Packband.

Ergänzendes zum Thema
 
Eine sich selbst ausrichtende Bauplatte

Mitarbeiter müssen sich mit der Technik vertraut machen

Ein Klassiker für die Nutzung von Additiver Fertigung ist der Prototypenbau. Auch hier hat Lauda die Vorteile erkannt. Oft verwenden sie 3D-gedruckte Prototypen, um Flüssigkeitseigenschaften für hydraulische Anwendungen zu testen oder den Ausströmwinkel bei einer Pumpenkammer. „Normalerweise fließen Medien bis 300° C hier durch“, erklärt Schierholt, „aber zum Testen arbeiten wir mit Wasser.“ Ob Pumpenlaufrad oder sein Gegenstück, die Pumpenkammer, Wörrlein druckt es einfach aus. Wobei, einfach mal Ausdrucken funktioniert dann doch nicht. „Der erste Versuch geht meistens schief – auch heute noch“, gesteht Wörrlein. „Trotz Erfahrung kann sich durch Verzug eine Stelle etwas ablösen oder der Drucker war noch nicht perfekt einjustiert. Beim zweiten oder dritten Versuch gelingt dann aber meistens das Ergebnis.“ Als er vor etwa zwei Jahren damit anfing, war es der zehnte oder zwanzigste Versuch. Erfahrung ist also ein wichtiger Punkt. „Dafür muss man seinen Mitarbeitern den entsprechenden Raum geben, um sich mit der Technik vertraut zu machen“, betont Schierholt.

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* Weitere Informationen Lauda Dr. R. Wobser in 97922 Lauda-Königshofen, Tel.: (0 93 43) 5 03-0, E-Mail: info@lauda.de

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