nach oben
23.11.2018

Prototypen schnell und kostengünstig fertigen

Cree Inc., einer der weltgrößten Hersteller von LED-Lampen, lässt für seine hochmoderne LED-Technologie Feinguss-Modelle für die Kühlelemente mit dem 3D-Drucksystem VX1000 von Voxeljet anfertigen – den Guss übernimmt die Feingießerei Aristo Cast.

Ob Schreibtischlampe, Werbedisplay oder Straßenlaterne: Light Emitting Diodes (LEDs), die Nachfolger der Glühbirne, sind längst fester Bestandteil des Alltags. Der Siegeszug der Leuchten lässt sich auch monetär beziffern. Lag der Umsatz mit LED-Lampen in Europa 2011 bei einer Milliarde Euro, wird er Prognosen zufolge bis 2020 auf 14 Milliarden Euro ansteigen.

Dieser Boom motiviert auch Cree. Das US-amerikanische Unternehmen aus North Carolina zählt zu den LED-Pionieren, brachte bereits 1989 eine blaue LED auf den Markt und erwirtschaftet heute einen Umsatz von über 1,6 Milliarden US-Dollar. Um weiterhin erfolgreich zu bleiben, verfolgt die F&E-Abteilung des Unternehmens das Ziel, die LED-Technik weiter zu optimieren. 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 damit längere Lebensdauer der Leuchten.

  • Ein CAD-Datensatz bildet die Grundlage für den 3D-Druck. (Bild: Voxeljet)

    Ein CAD-Datensatz bildet die Grundlage für den 3D-Druck. (Bild: Voxeljet)

  • In Anlehnung an die CAD-Daten druckt die VX1000 Modelle aus PMMA-Pulver. (Bild: Voxeljet)

    In Anlehnung an die CAD-Daten druckt die VX1000 Modelle aus PMMA-Pulver. (Bild: Voxeljet)

  • Fertig gegossene Kühlplatine. (Bild: Voxeljet)

    Fertig gegossene Kühlplatine. (Bild: Voxeljet)

  • Dank der 600-dpi-Auflösung der VX1000 realisiert Aristo Cast auch filig-ranste Geometrien. So konnten bei der Platine von Cree Wandstärken von 2,5 Millimetern problemlos abgebildet werden. (Bild: Voxeljet)

    Dank der 600-dpi-Auflösung der VX1000 realisiert Aristo Cast auch filig-ranste Geometrien. So konnten bei der Platine von Cree Wandstärken von 2,5 Millimetern problemlos abgebildet werden. (Bild: Voxeljet)

1 | 0

Anzeige - das nächste Bild wird in Sekunden angezeigt - überspringen

Anzeige - das nächste Bild wird in Sekunden angezeigt - überspringen

Mehr Gestaltungsfreiheit durch 3D-Druck

Doch wie müssen Kühlkörper geformt sein, damit sie leicht, effizient und optisch ansprechend zugleich sind? Das testet die F&E-Abteilung mit Prototypen, die Aristo Cast, eine mehrfach prämierte Feingießerei aus Almont im US-amerikanischen Bundesstaat Michigan, anfertigt. Das Problem: Die Herstellung von Formen für den Feinguss der Kühlkörper wird mit steigender Geometriekomplexität immer unwirtschaftlicher. Stundenlange manuelle Arbeit sowie teure Spritzgusswerkzeuge und Wachspressen sind erforderlich, um Wachslinge für die Gussformen zu bauen. In der Vergangenheit vergingen nicht selten Wochen, bis Cree erste Teile in den Händen hielt. Zudem ließen sich längst nicht alle Geometrien realisieren, da der klassische Formenbau die Gestaltungsfreiheit der Konstrukteure einschränkte.

Diese Einschränkungen wollte Aristo Cast dem Kunden nicht länger zumuten und etablierte deswegen eine Alternative: die VX1000 von Voxeljet. Ein 3,5 Tonnen schweres 3D-Drucksystem mit einem 1.000 x 600 x 500 Millimeter großen Bauraum und einem effektiven Bauvolumen von 300 Litern.

Nachdem das additive Verfahren lediglich CAD-Daten benötigt, entstehen mit Hilfe des 3D-Drucks nun komplexe Modelle neuartiger Kühlkörper werkzeuglos am Bildschirm. Diese, in Polymethylmethacrylat (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-Drucks liegt in der möglichst effizienten Gestaltung des Kühlkörpers, was meist ein komplexes Design mit sich bringt, um die LEDs bestmöglich zu kühlen.


Inhaltsverzeichnis
Aktuelle Videos

Impressionen vom Technologietag bei Emag ECM im November 2018


Zu den Videos

Newsletter

Sie wollen immer top-aktuell informiert sein? Dann abonnieren Sie jetzt den kostenlosen Newsletter!

Hier kostenlos anmelden

Aktuellen Newsletter ansehen

Basics
Zur Übersicht aller Basics
Suchalert speichern
© Fotolia.com/Zerbor

Wir benachrichtigen Sie per E-Mail über neue Suchergebnisse zu Ihrer Suchanfrage. Speichern Sie hierzu einfach Ihre aktuelle Suchanfrage in Ihrem persönlichen Profil.


So geht's