3D-Druckverfahren unterstützen die variantenreiche Fertigung.

Bild: Bosch Rexroth

Gemeinschaftsprojekt zu Selective Laser Melting Komponenten leichter herstellen dank 3D-Druck

22.11.2017

Ein neues additives Fertigungsverfahren wird derzeit von Bosch Rexroth, Heraeus Additive Manufacturing und Trumpf ausgearbeitet. Es dient dazu, Hydraulikkomponenten künftig wirtschaftlicher herzustellen. Das Verfahren soll ergänzend zur konventionellen Produktion und insbesondere für die kurzfristige Herstellung von Kleinserien und individuellen Varianten eingesetzt werden.

Die Hydraulik eröffnet durch ihren Variantenreichtum auf Komponentenebene hohe Freiheitsgrade, maßgeschneiderte Antriebslösungen zu konfigurieren. Auf der anderen Seite steigert diese Vielfalt den Aufwand für die Hersteller in der Fertigung.

Der Einsatz des 3D-Druckverfahrens Selective Laser Melting reduziert diese Komplexität. Es ermöglicht die kurzfristige und wirtschaftliche Produktion von Servoventilen oder Schiebern für Wegeventile in kleinen Stückzahlen. In einem Gemeinschaftsprojekt mit Trumpf und Heraeus Additive Manufacturing qualifizieren die Fertigungsspezialisten von Bosch Rexroth die gesamte Prozesskette von der 3D-Druck optimierten Konstruktion bis zum fertigen Produkt.

Gedruckte Varianten sind wesentlich leichter und kompakter als konventionell gefertigte Ausführungen. Optimierte Kanalführungen verringern die Drosselverluste und steigern die Energieeffizienz. Zukünftig können Konstrukteure darüber hinaus neue Funktionen in die Komponenten integrieren. Im Verlaufe des Projekts hat das Projektteam eine hybride Fertigung von Servoventilen für zukünftige Serienanwendungen entwickelt.

Druckdauer halbiert

Rexroth kombiniert dabei klassisch spanend hergestellte Preforms mit in 3D-Druck gefertigten Bauteilen. Als weitere Komponente testet das Projektteam das Drucken von Hohlzylindern als Schieber für Wegeventile. Bei dem Projekt kommt die zukünftige Serienmaschine TruPrint 5000 von Trumpf zum Einsatz. Bei ihr arbeiten drei 500 Watt starke Faserlaser parallel an einem Werkstück. Dadurch halbiert sich nahezu die Druckdauer eines Servoventils. Trumpf deckt zudem die gesamte Prozesskette der Additiven Fertigung, einschließlich Teile- und Pulvermanagement, ab.

Heraeus Additive Manufacturing unterstützt das Projekt bei der Auswahl der geeigneten Materialien und qualifiziert das Fließverhalten des Stahlpulvers sowie die Partikelgrößenverteilung im Bereich von 20 bis 40 μm. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von rund 100 μm. Erst eine zuverlässig hohe Pulverqualität ermöglicht eine reproduzierbare Bauteilqualität unter realen Produktionsbedingungen. Die Druckfestigkeit der bislang gedruckten Servoventile entspricht denen aus dem Vollen gefrästen Bauteilen gleichen Stahls.

Erfahrungen mit 3D-Druck

Bosch Rexroth setzt bereits seit einigen Jahren das 3D-Druck-Verfahren für die Herstellung von Gusskernen für Steuerblöcke ein. Dadurch können selbst Einzelstücke und Prototypen mit extrem kurzen Vorlaufzeiten gefertigt werden. Anwender reduzieren so die Time-to-Market ihrer Lösungen deutlich und können schnell individuelle Varianten umsetzen.

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