voxeljet optimiertLED-Leuchtenvon Cree

Cree Inc., einer der weltgrößten Hersteller von LED-Lampen, hat einen Weg gefunden, den Prototypenbau schneller und kostengünstiger zu machen. Das Unternehmen für hochmoderne LED-Technologie lässt Feinguss-Modelle mit dem 3D-Drucksystem VX1000 von voxeljet anfertigen – den Guss übernimmt die mehrfach prämierte Feingießerei Aristo Cast.

Ob Schreibtischlampe, Werbedisplay oder Straßenlaterne: Light Emitting Diodes (LEDs), die Nachfolger der Glühbirne, sind längst fester Bestandteil des Lebens. Und weiter auf dem Vormarsch. Lag der Umsatz mit LED-Lampen in Europa 2011 bei einer Milliarde Euro, wird er Prognosen zufolge bis 2020 auf 14 Milliarden Euro ansteigen.

Das betrifft nicht nur die Dioden selbst, sondern auch die rillenförmigen Kühlkörper, die bei Hochleistungs-LEDs auf der Rückseite der LED-Platine sitzen – zu sehen etwa in modernen Straßenlaternen. Die Kühlkörper bestehen aus wärmeleitenden Materialien wie Aluminium oder Kupfer, die die Betriebswärme der Dioden an die Umgebungsluft abgeben. Das sorgt für eine niedrige Betriebstemperatur und längere Lebensdauer der Leuchten.

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Nachdem das additive Verfahren lediglich CAD-Daten benötigt, entstehen mithilfe des 3D-Drucks nun komplexe Modelle neuartiger Kühlkörper werkzeuglos am Bildschirm. Diese, in PMMA gedruckten, CAD Daten werden anschließend von Aristo Cast direkt zu Gussteilen weiterverarbeitet, was die Entwicklung bei Cree stark optimiert und zudem neue, vorher nur schwierig vorstellbare Designs ermöglicht – denn dem Designer sind dabei nahezu keine Grenzen gesetzt.

Der konkrete Vorteil 3D gedruckter Kühlkörper liegt in der möglichst effizienten Gestaltung des Kühlkörpers, was meist ein komplexes Design mit sich bringt, um die LEDs bestmöglich zu kühlen. Je komplexer also der Kühlkörper, desto langlebiger und effizienter die LED – also ideale Voraussetzungen für die Verwendung des 3D-Drucks.

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Ist der Druck fertig, überzieht Aristo Cast das Positivmodell mit Wachs, um die Oberflächen zu versiegeln. Das Modell wird anschließend mit mehreren Keramikschichten ummantelt. Dann kommt es in den Ofen. Das PMMA brennt ab 700 °C rückstandsfrei aus. Zurück bleibt die fertige, keramische Positivform für den Feinguss des Prototyps.

Der Druck des 43 x 43 x 11 Zentimeter großen und 1.900 Gramm leichten Modells dauerte nur rund sechs Stunden. Genau diesen Zeitvorteil nutzt Cree Inc., um Prototypen von Kühlkörpern schneller herstellen zu können. Durch das Nesting, dem Stapeln der Bauteile in einer sogenannten Jobbox, lassen sich sogar mehrere Modelle gleichzeitig drucken. So können in knapp 24 Stunden acht dieser Modelle in nur einer Jobbox entstehen.

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