Fused Deposition Modelling

Der Begriff Additive Fertigung fasst eine Reihe von Technologien zusammen, die dreidimensionale Gegenstände durch schichtweisen Aufbau erzeugen. Liegen die CAD-Daten eines Produktes vor, ist es einfach, dieses im additiven Verfahren zu fertigen.

Beim Fused-Deposition-Modelling-Verfahren (FDM), das landläufig auch 3D-Druck genannt wird, schmelzt eine beheizte Düse einen Kunststoffstrang, das Filament, und legt es punktgenau Schicht für Schicht ab. Dabei funktioniert sie ähnlich wie eine Heißklebepistole. Der Aufbau eines Körpers erfolgt, indem die Düse jeweils die Stellen auf einer Arbeitsebene abfährt. Im Zuge dessen verschiebt sich die Arbeitsebene nach oben, sodass der Körper schichtweise entsteht. Je nach Gerät und Filament beträgt die Schichtdicke zwischen 0,025 und 1,25 mm.

3D-gedruckte Kunststoffgreifer ermöglichen 85 % Kosten- und 70 % Zeitersparnis im Vergleich zu Varianten aus Aluminium.

3D-gedruckte Kunststoffgreifer ermöglichen 85 % Kosten- und 70 % Zeitersparnis im Vergleich zu Varianten aus Aluminium. igus

Neben der Digitalisierung in der Produktion gilt die additive Fertigung – auch bekannt als 3D-Druck – als eines der großen Innovationsthemen. Die Vision von Losgröße 1 und damit die personalisierte Serienfertigung könnte so zur Realität werden. Speziell für den Druck von Verschleißteilen verfügt igus über reibungstechnisch-optimierte 3D-Druck Filamente für das FDM (Fused-Deposition-Modeling-)-Verfahren und zwar aus selbstschmierenden iglidur Hochleistungskunststoffen.

Viele Unternehmen haben diese Tribo-Filamente bereits genutzt, darunter auch Carecos Kosmetik, die folgendes Problem hatten: Stand ein Produktwechsel an, musste das Unternehmen für die Verpackungsmaschinen neue Greifer anfertigen lassen, die Deckel greifen und auf Dosen schrauben. Hierzu ließ der Kunde einen Greifer aus Aluminium aufwendig Fräsen. Das kostete bis zu 10000 Euro pro Exemplar und dauerte sechs Wochen, bis der neue Greifer eingebaut werden konnte – eine zu lange Wartezeit in einer Industriebranche, in der es in der beginnenden Industrie 4.0-Ära zunehmend darum geht, auch Kleinserien wirtschaftlich zu produzieren. Die Lösung: Mit dem Filament iglidur I150 hat der Lohnverpacker ein stabiles und schlagzähes Material für den 3D-Druck gefunden, mit dem sich der Greifer bereits innerhalb von 10 bis 12 Stunden drucken lässt.

Standardkunststoffe reichen nicht aus

Kunststoff für die Nahrungsmittel-industrie

Der Vorteil von iglidur I150 ist, dass es der EU-Verordnung 10/2011 für den Lebensmittelkontakt entspricht. Durch diese Zertifizierung können Kunden das Tribo-Filament auch zum Drucken von Sonderteilen für bewegte Anwendungen nutzen, die im direkten Kontakt mit Nahrungsmitteln, Getränken oder auch Kosmetikprodukten stehen. igus verfügt zudem über fünf weitere Filamente für den Druck von Verschleißteilen in unterschiedlichen Einsatzszenarien. Diese Hochleistungskunststoffe sind im Vergleich zu Standardmaterialen wie PLA bis zu 50-mal verschleißfester und lassen sich auf handelsüblichen 3D-Druckern verarbeiten.

Zunächst experimentierte das Unternehmen mit Standardkunststoffen wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polylactid). Die Druckvorgänge lieferten jedoch keine zufriedenstellenden Resultate. Daher wandte sich Carecos Kosmetik an igus. Der Kunststoffspezialist setzte das schmier- und wartungsfreie Tribo-Filament iglidur I150 ein, denn fast jedes Element eines Greifers ist beweglich und gleitet dabei an Flächen, Wellen und Stiften, sodass die Teile ständig verschleißen. Metallische Werkzeuge benötigen hingegen häufig separate Lagerbuchsen oder müssen in der Anwendung geschmiert werden.

Aufgrund des Einsatzes des Tribo-Filaments im 3D-Druck konnte der Lohnverpacker gegenüber den zuvor gewählten Formaten aus Aluminium bis zu 85 % der Kosten und 70 % der Herstellungszeit einsparen. Ein weiterer Vorteil: Die gedruckten Kunststoffgreifer wiegen nur ein Siebtel der Metallgreifer.

3D-Druckservice liefert einbaufertiges Bauteil

Bauteile aus Kunststoff, hergestellt im FDM-Verfahren. Bei dieser Technik trägt eine beheizte Düse, ähnlich einer Heißklebepistole, Schicht für Schicht eines geschmolzenen Filaments auf.

Bauteile aus Kunststoff, hergestellt im FDM-Verfahren. Bei dieser Technik trägt eine beheizte Düse, ähnlich einer Heißklebepistole, Schicht für Schicht eines geschmolzenen Filaments auf. igus

Da viele Unternehmen nicht über eigene 3D-Drucker verfügen, können Kunden sich ihre individuellen Verschleißbauteile im FDM-Verfahren oder im Selektiven Lasersintern (SLS) direkt drucken lassen. Hierfür verfügt igus über einen 3D-Druckservice, der einbaufertige Bauteile liefert. Die entsprechenden Daten gelangen online im STEP-Format per Drag&Drop ins Browserfenster des Druckservices. Im nächsten Schritt wählt der Kunde die Mengen fest und wählt ein Material aus. Im SLS-Druckverfahren kann das Unternehmen auch komplexe Sonderteile schnell fertigen und außerdem Bauteile mit einer Höhe von bis zu 30 Zentimeter herstellen, die sich in mechanischer oder gießtechnischer Fertigung nur viel aufwendiger und mit teuren Spezialwerkzeugen produzieren ließen.

Hannover Messe 2018: Halle 17, Stand H04