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maschine+werkzeug 06/2019

Turbo mit 3D-Druck

Additive Manufacturing

Fahrzeugtechnikhersteller Lütgemeier erhöhtdie Produktivität bei der Teileherstellung mit dem 3D-Drucksystem VX1000 von Voxeljet.

Die VX1000-PDB bietet mit einer Bauraumgröße von 1.000 mal 600 mal 500 Millimetern auch Platz für großformatige Gussprojekte. Bild: Voxeljet

Die VX1000-PDB bietet mit einer Bauraumgröße von 1.000 mal 600 mal 500 Millimetern auch Platz für großformatige Gussprojekte. Bild: Voxeljet

Leistungsverstärkte Edelfahrzeuge wie der G900 von Brabus bringen bis zu 900 PS auf die Straße und beschleunigen in unter vier Sekunden von 0 auf 100 Kilometer pro Stunde. Dafür benötigen Sie jedoch Sonderbauteile wie speziell angepasste Verdichtergehäuse, Getriebe, Turbolader, Ölpumpen und Drosselkappen. Lütgemeier aus Steinhagen bei Bielefeld fertigt seit über 30 Jahren Fahrzeug- und Motorenteile für namhafte Automobilhersteller wie Brabus. »Wir können den gesamten Herstellungsprozess in unserem Unternehmen abwickeln. Vom Design über den Guss und die Nachbearbeitung bis hin zur Montage und der Qualitätssicherung passiert alles bei Lütgemeier«, erklärt Geschäftsführer Jochen Hülsmann.

In der Automobilindustrie werden Anforderungen und damit Bauteilgeometrien zunehmend komplexer. Die Herstellung von Gussformen, in denen das flüssige Metall die Form des Bauteils annimmt, wird damit kosten- und zeitintensiver – unter anderem, weil eine aufwendige Herstellung von Spezialwerkzeug dafür nötig ist. Um Kunden trotzdem Flexibilität und kurze Lieferzeiten garantieren zu können, machte sich Jochen Hülsmann auf die Suche. Fündig wurde er bei Voxeljet, einem Hersteller industrieller 3D-Drucksysteme mit Hauptsitz in Friedberg bei Augsburg. Jochen Hülsmann investierte in die VX1000-PDB (Phenolic-Direct-Binding), ein professionelles 3D-Drucksystem für industrielle Anwendungen.

»Nachdem wir ausschließlich gute Erfahrungen mit den gedruckten Formen aus dem Voxeljet-Dienstleistungszentrum gemacht haben, entschlossen wir uns zur Investition in ein eigenes 3D-Druckssystem«, erklärt Jochen Hülsmann. »Und die VX1000 druckt sehr zuverlässig.« Die Maschinenauslastung liegt derzeit bei einhundert Prozent. Bei extrem starker Nachfrage nimmt Lütgemeier weiterhin die Voxeljet-Dienstleistung in Anspruch, um den Bedarf an 3D-gedruckten Bauteilen zu sättigen.

Mit CNC-Fräsen und Drehmaschinen werden die Gussteile nachbearbeitet. Bild: Voxeljet

Mit CNC-Fräsen und Drehmaschinen werden die Gussteile nachbearbeitet. Bild: Voxeljet

Die VX1000 ermöglicht die automatisierte Herstellung von Sandgussformen. Der Anwender lädt eine CAD-Datei auf das 3D-Drucksystem. Dann breitet der sogenannte Recoater auf der 1.000 mal 600 mal 500 Millimeter großen Bauplattform eine 300 Mikrometer dicke Quarzsandschicht aus. Anschließend appliziert ein Druckkopf einen Phenolharzbinder überall dort, wo die Gussform entstehen soll. Eine mobile Infrarotlampe fährt über das Baufeld, um das Aushärten des Binders zu beschleunigen. Als Nächstes senkt sich die Bauplattform um eine Schichtstärke ab und der Prozess beginnt von vorn – solange, bis die Form fertiggestellt ist. Doch anstatt diese Form an die Gießerei zu geben, was wieder Zeit kosten würde, vergießt Lütgemeier neben Leichtbaulegierungen wie Aluminium auch hochhitzefeste Stähle selbst und übernimmt die komplette Nachbearbeitung.

60 Prozent schneller

Jochen Hülsmann betont: »Dank dieses Drucksystems sowie der kompletten Nachbearbeitung inhouse bis hin zur Qualitätssicherung, konnten wir bei der Herstellung komplexer und qualitativ hochwertiger Sandgussformen eine Zeitersparnis von bis zu 60 Prozent erreichen.« Die Automation sorge sowohl für gesteigerte Flexibilität als auch Produktivität. »Die fertigen Gussteile liegen schneller vor und wir können, je nach Kundenwunsch, mehr Zeit in die Nachbearbeitung und Optimierung einzelner Bauteile investieren. Oder einfach rascher liefern«, so Jochen Hülsmann weiter.

Das Verdichtergehäuse aus dem Hause Lütgemeier für den Brabus G900. Bild: Voxeljet

Das Verdichtergehäuse aus dem Hause Lütgemeier für den Brabus G900. Bild: Voxeljet

Ein Vorteil, der bei Brabus gut ankommt: »Die Leistung eines Motors zu steigern, ist äußerst zeit- und kostenintensiv. Es gilt, den Motor in einem begrenzten Motorraum zu Höchstleistungen zu optimieren. Durch den schichtweisen Aufbau können wir Geometrien und Bauteile konstruieren, die mit herkömmlichen Methoden nicht herstellbar wären«, erläutert Jörn Gander, Director für Technik und Entwicklung bei Brabus. »Die Zusammenarbeit mit Lütgemeier zeichnet sich vor allem durch die schnelle Lieferung von qualitätsgesicherten und optimierten Bauteilen aus. Wir können die Teile direkt einbauen.«

Ein weiterer Vorteil: Die Kosten für die Herstellung der Sandgussformen sind gesunken. »Bei komplexen Bauteilen ist der 3D-Druck aufgrund der nicht vorhandenen Werkzeugkosten bei einer Gesamtkostenbetrachtung bis zu einer bestimmten Losgröße stets günstiger als die konventionelle Vorgehensweise«, Matthias Steinbusch, Manager Sales EMEA bei Voxeljet. Auch das spielt Brabus in die Hände. Das G900-Modell gibt es weltweit nur zehnmal.

Mehr Möglichkeiten

Das PDB ermöglicht zudem neue Gestaltungsmöglichkeiten. »Die Gestaltungsfreiheit ist weit weniger eingeschränkt als bei konventioneller Fertigung. Konstrukteure müssen weder auf Entformungsschrägen, Trennlinien noch Hinterschnitte achten und können selbst filigranste Innengeometrien realisieren«, erklärt der Voxeljet-Sales-Manager.

Doch sind die gedruckten Gussformen tatsächlich stabil genug? Matthias Steinbusch: »Druckt man sehr filigrane Gussformen mit Furanharz, besteht oftmals die Gefahr, dass die Formen beim Gießen zerbrechen.« Phenolharz als Bindemittel mache es hingegen möglich, dass Formen aus dem 3D-Drucksystem und dem klassischen Formenbau in puncto Stabilität auf etwa gleichem Niveau liegen. »Die im Schichtbauprozess erzielbare Biegefestigkeit liegt mit einstellbaren Werten zwischen 300 und 800 Newton pro Quadratzentimeter im Bereich der Festigkeit konventionell gefertigter Kerne.« Von der Zuverlässigkeit des 3D-Drucksystems überzeugt, plant Geschäftsführer Jochen Hülsmann jetzt die Expansion. Er möchte seine Dienstleistungen in Zukunft auch Maschinenbauern anzubieten.

www.voxeljet.de

Unternehmensinformation

voxeljet AG

Paul-Lenz-Straße 1a
DE 86316 Friedberg, Bay
Tel.: 0821-7483-0
Fax: -111

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