Bauteilauslegung

Annedore Bose-Munde / am / dsc,

3D-Druck für Verbindungslösungen

3D-Druck ist eine Fertigungstechnologie, die eine zuvor ungekannte Flexibilität für die geometrische Bauteilauslegung bietet und Lieferzeiten deutlich verkürzt. Auch im Bereich von Verbindungslösungen bietet die additive Fertigung weitreichende Möglichkeiten.

Im 3D-Druck lassen sich Prototypen und auch kleinere Serien von Verbindungselementen herstellen. © Arnold Umformtechnik

Effiziente und nachhaltige Verbindungssysteme, hochkomplexe Fließpressteile, Engineering sowie Zuführ- und Verarbeitungssysteme – mit diesem Portfolio ist Arnold Umformtechnik als Entwicklungspartner für OEMs und Zulieferer der Automobil- und Elektroindustrie bekannt. Jetzt steigt das Unternehmen in die additive Fertigung ein. Ziel der Aktivitäten ist es, das klassische Leistungsportfolio durch schnelle und passgenaue 3D-Druck-Lösungen zu ergänzen.

„Durch die additive Fertigung habe ich konstruktiv einen gigantischen Gestaltungsfreiraum bei teilweise sehr moderaten Kosten. Da keine Formen oder Werkzeuge für die Bauteilherstellung angefertigt werden müssen, sind viel kürzere Lieferzeiten möglich“, sagt Uwe Wolfarth, Senior Director Research, Development and IP bei Arnold Umformtechnik. Für Wolfarth ergeben sich daraus zwei Lösungsansätze für die Verbindungstechnik. Zum einen lassen sich technische Lösungen entwickeln, die später in der Serie eingesetzt werden können. Weiterhin lassen sich Prototypen und kleinere Serien von Verbindungselementen herstellen. Dies verkürzt die Entwicklungszeiten deutlich.

Alles, was ausgehend von der additiven Teilefertigung hergestellt wird, kann Arnold im Haus final fertigstellen – beispielsweise Wärme- und Oberflächenbehandlungen oder Gleitbeschichtungen. „Alles, was ein Kunde beispielsweise von einem konventionell hergestellten Verbindungselement kennt, können wir auch umsetzen. Dazu gehört auch die entsprechende Validierung: Die Prozesse werden bei Arnold entsprechend der vorliegenden Lizenzierungen auch norm- und fachgerecht ausgeführt“, sagt Wolfarth. Gerade in der Automobilindustrie ist eine normkonforme Absicherung der Prozesse essenziell. Ein wichtiger Aspekt mit Blick auf additive Verfahren sei auch die Sicherheitsrelevanz des Bauteiles. „Es ist ja ein Unterschied, ob ich eine Schraube drucke, mit der ich einen Bremssattel befestige oder eine, mit der ich eine Zierblende anbringe“, sagt Wolfarth.

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3D-Druck ergänzt Rapid Manufacturing

Der 3D-Druck soll bei Arnold künftig auch das bisherige Rapid Manufacturing ergänzen beziehungsweise diesem vorgeschaltet werden. In diesem Bereich werden derzeit auf konventioneller Fertigungstechnologieebene möglichst seriennahe Erst- und Vorserienmuster hergestellt. Mit additiver Fertigung können nun in kurzer Zeit Funktionsmuster erzeugt werden. Nach Test durch den Kunden werden die Ergebnisse dann mit den traditionellen Prozessen für seriennahe Teile umgesetzt. Arnold Umformtechnik nutzt das SLM-Verfahren, also das schichtweise Auftragen von Pulver und das partielle Verschweißen mit dem Laserstrahl.

Das Verfahren bietet nicht nur viele Möglichkeiten, sondern bringt auch vielfältige Herausforderungen mit sich. „Die wichtigste Aufgabe ist es, die eigentliche Funktion gemeinsam mit dem Kunden klar zu definieren. Dann erst geht es darum, festzulegen, wie man auf dem effizientesten Weg genau diese Funktion fertigungstechnisch abbilden kann“, sagt Wolfarth. Das Ergebnis sei am Ende oft rein optisch und geometrisch ein ganz anderes Bauteil. Mit dem Einsatz von 3D-Druck verfolgt Arnold Umformtechnik zwei Wege. Im Bereich der Verbindungselemente wird das Verfahren als Rapid-Prototyping-Werkzeug eingesetzt. Darüber hinaus soll die Technologie für andere anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt werden. Wolfarth kann sich Anwendungen aus dem Bereich Maschinenbau und Komponentenfertigung genauso vorstellen wie den hauseigenen Maschinenbau, beispielsweise für Automatisierungskomponenten: „Kürzlich haben wir eine Einpresstechnologie für das Einbringen und Verbinden von Elektronikkomponenten weiterentwickelt. Hierfür wurden die Einpresswerkzeuge komplett gedruckt.

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