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Zeit sparen, flexibel sein – Der Einsatz von 3D-Druck im Feingussverfahren

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Hier ist alles groß. In großen Hallen stehen große Maschinen, große Öfen und noch größere Transportanlagen. Mit diesen Anlagen bei der Schubert & Salzer Feinguss Lobenstein GmbH werden Bauteile aus verschiedenen Stahlsorten hergestellt.

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Die Schubert & Salzer Feinguss Lobenstein GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen im ostthüringischen Bad Lobenstein, die über 40 Branchen beliefert, unter anderem Unternehmen der Lebensmittel- und Automobilindustrie sowie Hersteller von Schienenfahrzeugen. Gefertigt werden insbesondere kundenspezifische Gussteile. Man setzt inzwischen auf Kleinserien statt Großproduktion. Das bedeutet beim Feinguss: Kosten minimieren für die Herstellung der Aluminiumwerkzeuge. In den vergangenen Jahren wurde die gesamte Prozesskette modernisiert und vor allem auch digitalisiert. Ein Herzstück der Digitalisierung steht im Nebenraum einer der großen Hallen - ein 3D-Drucker.

Darin entstehen die Positivformen durch den schichtweisen Auftrag eines Pulverwerkstoffes aus PMMA, einem Acryl-Kunststoff. Ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker werden aus einem Druckkopf gezielt kleine Tröpfchen auf die Pulverschicht aufgetragen. Das führt zum Verbinden bzw. Verkleben der Pulverteilchen.

Der Geschäftsführer Bertram Kawlath erläutert, dass der Auslöser zur Anschaffung eigener 3D-Druck-Technik, die durch den 3D-Druck entstehenden Veränderungen der Branche war. Des Weiteren erklärt er, dass sie die Technologien gut kennen müssen, wenn sie den Markt verstehen und mitgestalten wollen.

Der 3D-Drucker ist bereits in den Fertigungsprozess integriert, vor allem wenn es um Einzelteile, Kleinstserien, komplexe Geometrien und die Entwicklung von Prototypen geht. Am Anfang des Prozesses steht die Erstellung eines digitalen Volumenmodells, meist mit CAD-Programmen oder durch das so genannte "Reverse Engineering". Hier werden vorhandene Bauteile eingescannt, um die erforderlichen 3D-Daten zu erzeugen. Im nächsten Schritt werden die Daten des 3D-Modells in Schichtinformationen umgewandelt. Es entsteht ein Schichtmodell in einem standardisierten Datenformat, zum Beispiel dem STL-Format. Der Datensatz wird anschließend in die Maschinensoftware des 3D-Druckers übertragen. Die Maschinenparametersätze werden erzeugt und die Positivform schließlich ausgedruckt. Anschließend durchläuft das gedruckte Positivteil die gleiche Prozesskette wie die des klassischen Wachsmodells.

Der Arbeits- und Zeitaufwand mit der neuen 3D-Druck-Technik ist zwar sehr ähnlich zum klassischen Verfahren, aber die Einmalkosten zur Herstellung des Aluminiumwerkzeuges entfallen. Das ist der entscheidende Vorteil, um Einzelteile, kleine Stückzahlen und komplizierte Geometrien im Feingussverfahren fertigen zu können. „Das bedeutet auch eine gewisse Freiheit für den Kunden“, betont Kawlath.

Digitalisierung bedeutet bei Schubert & Salzer aber mehr als 3D-Druck und Reverse Engineering. Ein wichtiger Schritt bei der Digitalisierung der Prozesskette war die Einführung von Gieß- und Erstarrungssimulationen. Das spart aufwändige Gießversuche und damit Zeit und Kosten. Auch zur Qualitätssicherung hat man digitalisiert und in die Anschaffung hochwertiger Technik und Software investiert.

Zur Erschließung weiterer Anwendungen des 3D-Drucks für die Schubert & Salzer Feinguss Lobenstein GmbH ist ein Umsetzungsprojekt mit der Modellfabrik 3D-Druck im Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau geplant. Diese ist eine
Modellfabriken im Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Ilmenau und Ansprechpartnerin für Unternehmen zu Fragen rund um 3D-Druck, Individualisierte Produktion und Digitale Arbeitswelten.

Einen ausführlicheren Bericht zu diesem Thema finden Sie hier ab Seite 28.

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