Schnelle Ersatzteile für minimale Stillstands Zeiten3D-Druck für die Pumpenindustrie

Unsere Binder Jetting Technologie ist als Alternative zu konventionellen Herstellungen hervorragend geeignet.

Komplexe Bauteile waren im Feingussverfahren in kleinen Stückzahlen bislang nur mit beträchtlichem Zeit- und Kostenaufwand zu fertigen. Dass es heute auch anders geht, beweist die Schmolz + Bickenbach Guss Gruppe. Hier favorisiert man bei der Herstellung verlorener Modelle die 3D-Drucktechnologie Binder Jetting von voxeljet und setzt damit Benchmark hinsichtlich Kosteneffizienz und Produktionszeit.

Die Herstellung komplexer Bauteile wie Laufräder, Getriebegehäuse und dergleichen in Losgröße 1 oder in Kleinserien sollte schnell und wirtschaftlich vonstattengehen. Das Feingussverfahren in der klassischen Variante zeigt hier Schwächen.

Das Problem liegt in der aufwendigen Herstellung der erforderlichen Wachsmodelle. Dafür sind teuere Spritzwerkzeuge und Wachspressen erforderlich. Die Werkzeugkosten schlagen gerade bei Kleinstserien heftig zu Buche und führen in der Folge zu einem sehr hohen Stückpreis.

Thomas Peipp, Leiter FeingussSchmolz+Bickenbach Guss GmbH

Abhilfe schafft die voxeljet 3D-Drucktechnologie. Auf deren industriellen 3D-Druckern lassen sich Kunststoffmodelle schnell, präzise und kostengünstig herstellen. Somit kommt der Feinguss ohne teure Wachsmodelle aus. Die Herstellung der Kunststoffmodelle im 3D-Druck ist denkbar einfach. Werkzeuge sind dafür nicht erforderlich, 3D-Drucker übernehmen den Aufbau der Modelle anhand der CAD-Daten im Schichtbauverfahren.

Auf den neuesten voxeljet 3D-Druckern gelingt die Herstellung eines Kunststoffmodells für ein Francis-Laufrad mit einem Durchmesser von 500 mm in weniger als 24 Stunden. Als Material kommt PMMA zum Einsatz, das bereits bei 73° C zu erweichen beginnt und bei Temperaturen jenseits der 700° C rückstandsfrei verbrennt. Damit eignen sich die Formen hervorragend als Ausschmelzmodelle für den Feinguss.

Ganz gleich ob Prototyp, Einzelstück oder Kleinserie – die 3D-Drucktechnologie ermöglicht die einfache und kostengünstige Herstellung von hochkomplexen Design- und Feingussmodelle in kürzester Zeit. Ein Riesenvorteil für uns Feingießer und vor allem für unsere Kunden.

Thomas Peipp, Leiter FeingussSchmolz+Bickenbach Guss GmbH

Prototyp eines Frances Laufrades

Im Falle dieses Francis-Laufrades schickte das Gießereiunternehmen Wolfensberger die CAD-Daten zu uns nach Augsburg. Dort wurden die Formteile innerhalb weniger Stunden in Kerphalit – einem besonders für Eisen- und Stahlguss geeigneten Formstoff – in nur 0,3 mm dünnen Schichten produziert. Nach dem Bauprozess wurden die Teile vom umliegenden Sand befreit, mit Druckluft gereinigt und schließlich per Spedition an die Gießerei geliefert. Dort wurden die Formteile einzeln geschlichtet, zusammengesetzt und bei 1650 °C mit korrosionsbeständigem Edelstahl abgegossen.

Das voxeljet 3D-Druckverfahren Binder Jetting ist für die Phototypenherstellung prädestiniert, da die Herstellung teurer Modelle auf konventionelle Weise mit Werkzeug- und Formenbau sowie die Fertigung der Kernkästen entfällt. Dies ist besonders Kosten sparend, da im Entwicklungs- und Testverlauf von Laufrädern häufig Anpassungen und Änderungen der Konstruktionsdaten erfolgen. Dies zieht den Bau neuer Modelle nach sich, die auf herkömmliche Art zeit- und kostenintensiv sind. Mit voxeljet erfolgen die Änderungen quasi per Mausklick, und schon kann die computergesteuerte Herstellung eines neuen Formteils starten.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt in der Freiheit der Formgestaltung. In der klassischen Kernbauweise müssen häufig verschiedene Teile zum gewünschten Endprodukt zusammengebaut werden. Dagegen ist bei dem Binder Jetting 3D-Druckverfahren die Fertigung großer Teile in einem Stück ebenso möglich wie die Realisierung von Hinterschnitten. Dies schlägt sich sehr positiv auf die Gussteilgenauigkeit nieder und verringert den Putzaufwand, da durch den Wegfall der Kerntrennungen keine Gussfedern entstehen.

Bei der Herstellung dieses Laufrads konnten durch das Schichtbauverfahren Risiken wie Kernbruch beim Zusammenbau, erhöhte Nacharbeitskosten durch unsaubere Kernsegmentstösse und Sandfehler am Guss ohne Probleme umgangen werden.