Additive Fertigung: Faserverstärkte komplexe Bauteile aus dem 3D-Drucker
In der Forschung und Entwicklung bildet Rapid Prototyping die Grundlage für die moderne und effiziente Produktentwicklung. Denn innerhalb kürzester Zeit überträgt der 3D-Druck Ideen in ein voll funktionsfähiges faserverstärktes Bauteil. Zur Fertigung komplexer Spezialteile, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht oder nur mit großem Aufwand realisierbar sind, ist der 3D-Druck ebenfalls die Lösung.
1. 3D-Drucker für neue und unkonventionelle Lösungsansätze
Durch das preisgünstige Herstellungsverfahren von Prototypen mittels 3D-Drucker eröffnen sich in der Produktentwicklung zusammen mit LDT neue Wege. Vor allem unkonventionelle Lösungsansätze wurden früher häufig verworfen, da die Produktion entsprechender Prototypen zu zeit- und kostenintensiv war. Dies ändert sich durch den Einsatz moderner und leistungsfähiger 3D-Drucker und hoch belastbarer Materialien.
2. Für jede Anforderung die richtige Lösung
Abhängig von der Funktionalität eines Bauteils und der erforderlichen Belastungsfähigkeit setzt die additive Fertigung bei LDT verschiedenste Werkstoffe ein.
- Onyx als technischer Thermoplast für präzis gearbeitete Teile mit hoher Steifigkeit und Festigkeit bei hoher chemischer Resistenz und Hitzetoleranz.
- Nylon/PA6 als robuster und flexibler Thermoplast. Der Werkstoff ist flexibel, schlagfest und abriebfest.
- Carbonfaser als Verstärkungsfaser für Teile, die als Ersatz für Aluminium-Bauteile dienen.
- Glasfaser für die preisgünstige und effektive Festigkeit für mehr Robustheit.
- HSHT Glasfaser besitzt ähnliche Eigenschaften wie Aluminium.
- Kevlar ist leicht, strapazierfähig und verleiht Bauteilen durch seine Flexibilität eine hohe Bruchresistenz bei abrupten und wiederholten Belastungen.
Bei LDT werden hochmoderne Spezial-Drucker eingesetzt. Diese verstärken die verwendeten Thermoplaste bei Bedarf mit Endlosfasern und optimieren so die Eigenschaften von Bauteilen.
3. Konkretes Umsetzungsbeispiel für den 3D-Druck: Schnappkäfig mit integrierter Dichtscheibe
Ausgangssituation ist ein mit dem CAD Programm entworfener zweiteiliger Schnappkäfig für Rillenkugellager. Dünne Wandstärken, kugelförmige Taschen und Verrundungen verhindern den Einsatz der üblichen Fertigungstechniken wie Dreh- und Fräsbearbeitung oder Spritzguss.
Im ersten Schritt konvertieren wir die erhaltenen CAD-Daten des 3D-Modells in eine vom 3D-Drucker lesbare STL-Datei. Nun wird die Datei in den Drucker hochgeladen, die Parameter angepasst und der Druckvorgang gestartet.
Ein Vorteil ist die Fertigungsdauer. Die hängt vom Volumen des Bauteils ab. Bei Bedarf ist es jedoch möglich, das Volumen durch die Modifikation der Parameter zu reduzieren. Für mehr Formstabilitätdes Schnappkäfigs sowie eine höhere Festigkeit im Randbereich verlegen die Experten im Randbereich mehrere Schichten Kohlefaser.
Ein weiterer Vorteil der LDT-Technologie: Im Rahmen einer Funktionsintegration kombiniert das Verfahren verschiedene Bauteile in einem Herstellungsprozess. Beim Schnappkäfig wurde die Dichtscheibe integriert.
Innerhalb von 1 Stunde und 20 Minuten wurde der CAD-Entwurf mit dem FFF-Verfahren in ein voll funktionsfähiges Bauteil, bestehend aus zwei Einzelkomponenten, umgesetzt und umgehend den geplanten Funktionstests unterzogen.
4. Sie haben noch Fragen oder schon konkrete Ideen?
Zudem freut sich unser Technischer Leiter Herr Patrick Beirle über Ihre Fragen und Ideen. Sie erreichen ihn telefonisch unter 07520-96649-31 oder per Email unter patrick.beirle@ldt-rv.de.
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