Ein fünfstufiger Drosselkörper.

Bild: Arca

Additive Fertigung bei metallischen Komponenten Mehrstufige Drosselpakete bringen neue technische Möglichkeiten

06.07.2018

Im Zuge der ständigen Weiterentwicklung von Produkten und Fertigungsverfahren ist die additive Fertigung auch bei metallischen Komponenten nicht mehr wegzudenken. Obwohl es aus Kostengründen nur bei relativ kleinen Komponenten anwendbar ist, besteht hier ein Potential an technischen Möglichkeiten, die ein vollkommenes Umdenken hinsichtlich Konstruktion und Anwendungswissen erfordern.

Was ist additive Fertigung?

Unter den Begriff additive Fertigung fallen alle Fertigungsverfahren, bei denen das zu produzierende Bauteil Schicht für Schicht aus Rohmaterial (welches als Pulver oder auch als Draht vorliegt) aufgebaut wird.

Wie entsteht das fertige Bauteil?

Das derzeit wichtigste Verfahren bei Metallen ist das selektive Laserschmelzen (SLM). Hierbei wird Metallpulver in Schichten von 20-100 μm aufgetragen und anschließend mittels Laserstrahl an den Stellen, die hinterher Bauteil werden sollen, komplett aufgeschmolzen. Mit dem Erstarren dieser Bereiche zu einer kompakten Masse mit den Eigenschaften des Grundwerkstoffes und dem Entfernen des nicht aufgeschmolzenen Pulvers am Ende des Produktionsprozesses entsteht das fertige Bauteil.

Welche Vorteile bringt das Verfahren?

Eines der herausragenden Merkmale der additiven Fertigung ist die Tatsache, dass sich fast jede beliebige Innenkontur problemlos herstellen lässt - und zwar direkt aus vorgegebenen CAD-Daten. Damit entfallen jegliche Kosten für Werkzeuge oder Modelleinrichtungen; die additive Fertigung ist ideal geeignet für die Losgröße 1.

Wo liegen die Anwendungsbereiche?

Aufgrund der relativ hohen spezifischen Kosten für additiv gefertigte Komponenten beschränkt sich die wirtschaftliche Anwendung der additiven Fertigung nur auf Komponenten, die

  • mit herkömmlichen Verfahren nicht oder nur sehr aufwendig herstellbar sind.

  • in Größe und Gewicht so bemessen sind, dass die Mehrkosten sich noch in einer vernünftigen Relation zum Marktpreis der Armatur bewegen.

  • bei additiver Fertigung einen nachweisbaren Kundennutzen darstellen. Dies kann eine kurze Lieferzeit sein (zum Beispiel bei dringend benötigten Ersatzteilen) oder auch technische Vorteile, die sich durch die rein funktionsorientierte Formgebung oder durch die individuelle Anpassbarkeit an vorgegebene Prozessanforderungen ergeben.

Drosselpakete mit variabler Stufenzahl

Basierend auf diesen Vorgaben wurde für die Arca Ecotrol-Regelventile eine Methodik für mehrstufige Drosselpakete entwickelt, die direkt aus der Ventilberechnung CAD-Daten erstellt. Diese können mit vorgegebener Zahl an Drosselstufen, aber auch mit (über den Ventilhub) variabler Stufenzahl ausgeführt sein.

Letztere Variante ist besonders geeignet für Einsatzfälle, bei denen eine große Abhängigkeit zwischen Durchfluss und Differenzdruck besteht. Das heißt, bei kleiner Durchflussmenge ist der Differenzdruck sehr hoch (mit entsprechender Anfälligkeit für Kavitation), bei voll geöffnetem Ventil hingegen liegt nur ein geringer Differenzdruck vor. Hier reicht dann eine einstufige Drosselung mit entsprechend hohem Durchflusskoeffizienten aus.

Firmen zu diesem Artikel
Verwandte Artikel