Da tut sich was

Beispiel eines optimierten Druckventils (Bild: VTT and Nurmi Zylinders Oy)

20.06.2016 Da tut sich was

Der 3D-Druck hat viel Potenzial – auch für Dichtungen und Formteile

von Steffen Kuhn (Materialise GmbH)

Die Möglichkeiten des 3D-Drucks beflügeln in vielen Bereichen den Geist. Dabei lohnt es sich, weit über den Tellerrand der Dichtungstechnik zu blicken, denn diese Technologie eröffnet Potenziale über die gesamte Wertschöpfungskette und auch Erkenntnisse jenseits von Dichtungen und Formteilen liefern derzeit spannende Impulse.

Die vollständigen Potenziale des 3D-Drucks sind derzeit noch in keiner Weise vollständig genutzt oder bekannt – unabhängig vom Industriezweig. Jeden Tag erreichen uns – als Service-Provider für den 3D-Druck – Anfragen über Anwendungen, die wir so zuvor weder gesehen noch jemals bedacht haben. Alles, was den Begriff Formteil definiert, ist dabei möglich. Komplexe Strukturen, integrierte Funktionalitäten, Medienführungen – das sind aber die Freiheitsgrade, die ein Bauteil für die Additive Fertigung prädestinieren. Dabei ist es jedoch wichtig, verstanden zu haben, dass wir altherkömmliche Gestaltungsrichtlinien teilweise komplett überdenken müssen. Die fertigungsgerechte Konstruktion spielt eigentlich keine Rolle mehr, wir müssen uns vielmehr auf die neue  Fertigungstechnologie einlassen. Oft ergibt es keinen Sinn, ein einfaches Bauteil, wie z.B. eine O-Ring-Dichtung, mit der 3D-Technologie herstellen zu wollen. Das ist – ökonomisch betrachtet – nur in Ausnahmefällen zu empfehlen, z.B. bei geringsten Stückzahlen oder als Ersatzteil. Es lohnt sich, ins Detail einzusteigen und sich sehr genau zu überlegen, wie man z.B. Dichtfunktionen anders erzeugen könnte, anders als bisher.

Die Technologie der Additiven Fertigung leistet etwas, was wir bisher eigentlich nur aus der Natur kannten. Sie kreiert mechanische Eigenschaften von Bauteilen über Strukturen und nicht über die Rohstoffe. Das heißt, wir können derzeit, mit relativ wenigen Rohstoffen, eine große Vielzahl an technischen Eigenschaften erzeugen und benötigen dafür nicht Hunderte von unterschiedlichen Materialien. Müssen wir z.B. eine klar definierte, minimal notwendige Zugdehnung erreichen, so schaffen wir dies über das Know-how unserer Engineering- Abteilung und deren Wissen zur Ausrichtung des Bauteils im Bauraum. Hierdurch verändern wir die Eigenschaften des Produktes. Müssen wir Festigkeit in eine Komponente einbringen, wollen aber gleichzeitig Materialaufwand verringern, so arbeiten wir mit Leichtbaustrukturen. Geht es darum, ein Bauteil weich zu machen oder flexibel, dann erreichen wir dies ebenfalls über Lattice-Structures. Insofern konzentriert sich derzeit die Produktion von tatsächlichen Serienbauteilen an wenigen Werkstoffen, wie z.B. Polyamid 12, TPU im Sinterbereich, Polyetherimid beim Fused Deposition Modeling, und im Metallbereich an TiAl6V4 und AlSi10Mg. Edelstahl folgt als Nächstes. Zur Umsetzung der Anforderungen setzen wir auf ein One-Stop-Shop-Konzept. Basierend auf den drei Säulen 3D-Printing, hiermit ist die Serviceleistung (zertifizierte) Produktion gemeint, Software (jedwede notwendige Software für den 3D-Druck) sowie Design & Engineering, bleibt keine Frage ungeklärt und die ganze Wertschöpfungskette abgedeckt. Beginnend bei der Produkt-Idee, über Co-Creation, bei der wir gemeinsam mit Kunden Produkte oder auch Software-Lösungen (Online-Shop, Virtuelles Lager) kreieren, entstehen in Design & Engineering, in die Erfahrungen und das Know-how aus 25 Jahren Additive Fertigung einfließen, innovative Lösungen. Diese werden über das Rapid Prototyping verifiziert und dann auf den Additive Manufacturing Prozess (Serienproduktion) übertragen. Auf derselben Anlagentechnologie läuft dann das Post-Processing, bei dem derzeit fast 40 unterschiedliche Nachbearbeitungs-Methoden zur Verfügung stehen. Schlussendlich folgt dann der weltweite Versand des Produktes.

Steffen Kuhn, Business Development, Additive Manufacturing Solutions, Materialise GmbH
„Die wirklichen Potenziale der 3D-Technologie in den Köpfen unserer cleveren Ingenieure müssen erst mal freigesetzt werden. Denn es geht nicht darum, bestehende Dichtungs- und Formteillösungen einfach nur anders zu fertigen.“ Steffen Kuhn, Business Development, Additive Manufacturing Solutions, Materialise GmbH