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Leseprobe: Das Editorial aus dem aktuellen CAD.de-Newsletter:

Pulverwerkstücke im Aufwind

Werkstücke aus gemahlenem Material, welche schichtweise aufgebaut werden, sind nichts Neues mehr. Seit mehreren Jahrzehnten erstaunen, ja verblüffen sie die Fachwelt immer wieder.

Mittlerweile ist jedoch ein Reifegrad eingetreten, der eine industrielle Produktion durchaus erlaubt - wie die Formnext 2019 in Frankfurt gerade wieder gezeigt hat.

In verschiedenen Bereichen wird großartiges geleistet, so dass es sich durchaus mal lohnt, auf einzelne genauer hinzuschauen. Beispielsweise auf hitzebeständige Werkstoffe wie "Inconel". Eine Nickellegierung, die bis zu 1000°C Hitze standhält, ohne die Form zu verlieren. Darum kommt dieser Werkstoff gerne zum Einsatz in Gasturbinen, Verbrennungsmotoren oder gar Raketentriebwerken. Die Rückseite der Medaille ist aber, dass sich das "Zeug" sehr schwer bearbeiten lässt: Machbar, aber nicht wunderschön.

Hier gibt es nun einen Ausweg über den 3D-Druck. Die Materialeigenschaften sind sehr ähnlich zum festen Material, das Pulvermaterial lässt sich aber leicht bearbeiten.

Mittels Laserstrahl und schichtweisem Pulverauftrag lassen sich beliebig geformte Werkstücke produzieren.

Dass dies gut geht, zeigte u. a. Trumpf auf der EMO schon und nun auch auf der Formnext.

Einige Beispiele seien hier erwähnt:

Trump präsentierte ein 3D gedrucktes Laufrad für Gaskompressoren aus Inconel. Dieses Beispiel zeigt die Stärken des Verfahrens, wie man bei Trumpf meinte.
Die konventionelle Bearbeitung durch Fräsen hätte pro Werkstück ca. 8 Tage gedauert. Dabei wären hohe Werkzeugkosten (Fräser) angefallen, weil eben das Material so schwierig zu bearbeiten ist. Außerdem wird viel Material "verschwendet", der Grad der Zerspanung beträgt 80% - im Flugzeugbau nicht ungewöhnlich. Beides fällt beim 3D-Druck weg.

Zudem war es möglich, drei Werkstücke auf einer Bauplatte zugleich zu fertigen. Inklusive der nötigen Nacharbeit sank die Herstellungszeit auf vier Tage. Also 100% Einsparung. Qualitätsverluste: Keine.

Noch ein Beispiel aus der Luftfahrt.

Im Auftrag von Toolcraft, Georgensgmünd, hat Trumpf ein Leitschaufelsegment für Flugzeuge, auch Vane genannt, für den 3D-Druck optimiert. Das Bauteil sitzt im Antrieb und leitet Luft- und Abgasströme weiter. Es besteht aus 16 gebogenen Schaufelblättern, die kreisförmig um eine Achse herum angeordnet sind. Aufgrund der komplexen Geometrie des Ringraums, dauert der Zerspanprozess 15 Stunden. Die Mitarbeiter müssen aufwendig programmieren, damit die Fräsmaschine die Schaufelblätter des Vane erreicht. Erst nach drei Bearbeitungsdurchgängen ist die Form herausgearbeitet. 85% des Ausgangsmaterials werden dabei zerspant. Hinzu kommen hohe Werkzeugkosten, denn bei Nickelbasislegierungen sind die Werkzeugkosten etwa 40 Prozent höher als bei traditionellen Stählen. 3D-Druck ist hier deutlich effizienter. Die Anlage TruPrint 3000 von Trumpf baut sechs Vanes in einem Durchgang auf. Die Druckzeit beträgt pro Stück nur noch sechs Stunden.

Nacharbeit an der Fräsmaschine ist kaum noch erforderlich. Aufgrund der geringeren Werkzeug- und Materialkosten reduzieren sich die Gesamtkosten um 20%.
Schon diese beiden Beispiele zeigen, dass sich durchaus etwas tut in Richtung Praxistauglichkeit der Pulverwerkstücke" - natürlich im Rahmen geltender Limitierungen.

Liebe Leser, dies war nun bereits wieder das letzte Editorial für 2019. Verlag und Redaktion wünschen ihnen allen ein frohes Weihnachtsfest und ein erfolgreiches 2020.

Herzlichst Ihr
Karl Obermann


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