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Düker

Additives Fertigungsverfahren hält Einzug im Kundenguss

In den letzten 20 Jahren haben sich die additiven Fertigungsverfahren mit ihren spezifischen Eigenschaften rasant entwickelt. Es ist faszinierend zu beobachten, wie komplexe Geometrien wie von Geisterhand gesteuert aus Pulvern, Drähten, Flüssigkeiten oder Sanden entstehen. Der 3D-Druck bzw. die neuen additiven Fertigungsverfahren machen dies möglich. Viele Branchen prognostizieren dadurch gewaltige Umwälzungen in den Fertigungsmöglichkeiten und in der Fertigungstechnik.

Die Firma Düker setzt sich im Bereich Kundenguss seit geraumer Zeit mit diesem Thema auseinander. Welche Potentiale ergeben sich für die Kunden und worin liegen die wirtschaftlichen und technologischen Grenzen? Um diese Frage zu beantworten, muss man zunächst die Abläufe im AFC-Verfahren verstehen. Wie funktioniert dieses additive Verfahren, wie entstehen die Gussteile und vor allem: Wie nahe liegen die Eigenschaften der damit erstellten Gussteile an denen des Serienprodukts? Kann AFC eine vergleichbare oder gar höhere Produktqualität erreichen?

Gussteile, die Düker im AFC-Verfahren herstellt, sind „echte Gussteile“. Sie entstehen in derselben Art und Weise wie die Gussteile aus der Serienfertigung. Der entscheidende Unterschied liegt darin, dass Düker zur Herstellung der Sandformen keine Modelleinrichtung einsetzt. Basis und Voraussetzung zur Entstehung der Formen ist ein CAD-Datensatz des Gussteils. Nicht mehr und nicht weniger, denn allein aus dieser CAD-Vorgabe werden die Voraussetzungen für den Abguss geschaffen. Der Ablauf bis zur fertigen Gießform beschreibt sich wie folgt: Das Düker Engineering-Team entwickelt auf Basis der CAD-Kundendaten den Gussrohling. Die optimale Lage des Gussteils in der späteren Sandform, die Speisungstechnik und die Gussteilschwindung, welche beim Erstarren der Teile auftritt, werden durch das Düker-Team in der Vorbereitung berücksichtigt.

Es folgt die gießtechnische Auslegung, das sogenannte Formkonzept. Angusssysteme werden kreiert, die erforderliche Speisung wird berechnet. Die für den späteren Abguss erforderlichen Randbedingungen werden im CAD-System entworfen und festgelegt. Düker setzt ergänzend zu den klassischen Berechnungen eine hoch moderne Simulationssoftware ein. Diese erlaubt den „Blick in die Zukunft“, und Düker erzielt eine hohe qualitative Sicherheit bereits in der Konzeptphase. Im nächsten Schritt folgt die Besonderheit des AFC-Verfahrens. Die Sandform entsteht in einem sogenannten „Plotter“. Schicht für Schicht druckt dieser Plotter die Form in einer „Jobbox“, und nach wenigen Stunden steht das fertige Produkt, in diesem Fall die Gießform oder der Gießkern, zur Verfügung.

Der Hauptvorteil des Verfahrens liegt wie beschrieben darin, Gussteile ohne Einsatz von Modellen herzustellen. Die additiven Sandformen sind, genau wie im Serienprozess, verlorene Formen, die nach Entnahme des Gussteils recycelt werden. Dadurch geht ausschließlich die Form, jedoch kein Formsand verloren, und die Umwelt wird geschont. Das Verfahren eignet sich optimal als Entwicklungsinstrument, welches Düker seinen Kunden gerne zur Verfügung stellt. Neue Produkte, die bisher nur auf dem Rechner zu sehen sind, werden in kurzer Zeit in Guss realisierbar und können zur Erprobung weiter bearbeitet werden. Geometrische Anpassungen sind einfach umzusetzen. Alleine die Änderung des CAD-Datensatzes und das Plotten einer weiteren Form ermöglichen den erneuten Abguss einer verbesserten Variante. Die Entwicklungszeit wird durch dieses Verfahren signifikant verkürzt. So ist es gängige Praxis, Erstmuster innerhalb weniger Wochen herzustellen, für die im Serienprozess Monate verstreichen. Eine enorme Flexibilität im Hinblick auf Konstruktionsänderungen ist gegeben.

Eine gewisse Einschränkung darf bei all den Vorteilen jedoch nicht unberücksichtigt bleiben. Die additive Formherstellung ist inzwischen technologisch ausgereift. Geometrisch und im Bezug auf die Präzision der Formen gibt es nahezu keine Grenzen. Dennoch ist die Herstellung dieser Hightech-Formen, bedingt durch die komplexe Anlagentechnologie, heute noch ein kostenintensiveres Verfahren. Im Vergleich zur konventionellen Formherstellung rechnet sich das Gießen mit additiv hergestellten Formen überwiegend für Prototypen, Muster oder Kleinstserien. Mittel- und Großserien werden nach wie vor auf den modernen Düker-Anlagen und mit der bewährten Modelltechnologie hergestellt. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das innovative AFC-Verfahren dann zum Einsatz kommt, wenn es darum geht, schnell, flexibel und ohne den Einsatz teurer Modelle zu fertigen. Die geforderte Entwicklungszeit neuer Produkte wird immer kürzer, und ohne Erprobung ist ein Serienstatus kaum erreichbar. Aus dieser Tatsache heraus wird „Additive Manufacturing“ unaufhaltsam voranschreiten und in den kommenden Jahren aus der Entwicklung und Fertigung nicht mehr wegzudenken sein.

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(Foto: Düker)