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Artikel und Hintergründe zum Thema

Verbindungstechnik trifft 3D-Druck

Annina Schopen,

Flexible Steckverbinderlösungen aus dem Drucker

3D-Druck gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Serienfertigung und ermöglicht flexible, schnelle und präzise Produktionsprozesse. Am Beispiel der Lapp Gruppe zeigt sich, wie additive Verfahren helfen, Kundenanforderungen effizient umzusetzen und innovative Steckverbinderlösungen zu realisieren.

Feuchtigkeit im Schaltschrank bedrohte Steckverbinder durch Kondensation. Lapp entwickelte binnen weniger Tage einen serienfähigen Prototypen, der vor eindringender Flüssigkeit schützt und mit Standardbauteilen kompatibel ist. © Lapp

Lange Zeit war der 3D-Druck vor allem in der Produktentwicklung zu Hause – ideal für die schnelle Umsetzung von Prototypen, Testgehäusen oder Designstudien. Doch mit steigender Materialvielfalt und immer leistungsfähigeren Druckern begann für die Technologie der Sprung in die Serienfertigung. Heute nutzen Branchen von Automotive bis Medizintechnik additive Verfahren für komplexe Bauteile, die mit konventionellen Methoden nicht so leicht herzustellen wären. "Prinzipiell erlaubt der 3D-Druck eine dezentrale, bedarfsgerechte Produktion direkt vor Ort – ohne lange Lieferzeiten oder Werkzeugkosten, und das ist gerade in Zeiten geopolitischer Unsicherheiten und volatiler Märkte unter Umständen ein echter Wettbewerbsvorteil", erläutert Dr. Philipp Baron, Research Engineer Advanced Technology bei der Lapp Gruppe. Der Spezialist für Kabel- und Verbindungstechnologie setzt mehr und mehr auf das Druckverfahren, das bisher weniger im Bereich der Kabel, dafür aber umso mehr im Bereich der Steckverbinder Einsatz findet.

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Kundenanforderungen schneller und kosteneffizienter umsetzen

So hat Lapp in den vergangenen Jahren in diesen Bereich, auch bekannt unter dem Markennamen Epic, investiert: neue Entwicklungsprozesse, neue Lieferanten, bessere Zusammenarbeit mit den Schnittstellen und auch in Maschinen und Know-how im Bereich Additive Fertigung. Mit dem 3D-Druckverfahren können Kundenanforderungen schneller und kosteneffizienter umgesetzt werden. Am Standort in Stuttgart steht daher seit einiger Zeit eine Anlage, die sowohl für die Herstellung von Prototypen als auch Serienbauteilen genutzt werden kann. Mit Dr. Philipp Baron, in der Vorentwicklung zuständig für das 3D-Druckverfahren, sowie Stevens Sehic, Teamleiter Steckverbinderentwicklung, steht das notwendige Expertenwissen an der Seite der Druckmaschinen.

"Mit dem 3D-Druck fertigen wir laufend Prototypen, die wir intern selbst nutzen, um Ideen und Designentwürfe innerhalb kürzester Zeit realisieren zu können", erklärt Dr. Baron. "So können wir viele Teile effizient testen und mit ihnen forschen oder beispielsweise ihre Steckbarkeit prüfen." Mit dem Verfahren lassen sich aber auch leicht Sonderwünsche von Kunden berücksichtigen oder testen, ob eine Komponente gut in der Hand liegt. Erfüllt ein neu entwickelter Steckverbinder dann alle Tests, die am 3D-gedruckten Prototypen durchgeführt werden können, können alle Neuerungen in die Serienherstellung integriert werden.

Zügige Lösung, zufriedener Kunde

Lapp setzt immer mehr auf 3D-Druckverfahren, vor allem im Bereich der Steckverbinder. © Lapp

So schilderte etwa ein Kunde Lapp ein Problem mit Feuchtigkeit in den von ihm produzierten Schaltschränken. Selbst eingebaute Entfeuchtungselemente halfen bei der durch Temperaturunterschiede kondensierenden Luftfeuchtigkeit an den Innenwänden der Schränke nicht. Über kurz oder lang sammelte sich die Feuchtigkeit im Inneren des Schaltschranks an und lief dann in Richtung der durch den Boden eingeführten Steckverbinder. Die Konsequenz: drohende Fehlfunktionen und mögliche Kurzschlüsse. Abhilfe schuf der Kunde bisher mit einem gelaserten Edelstahlbauteil, das den Steckverbinder von der Flüssigkeit abschirmte – eine aufwändige und teure Lösung, die keinen hundertprozentigen Schutz bot.

Eine Herausforderung für Lapp: eine einfache Lösung, die Feuchtigkeit von den Steckverbindern abhält und mit Standardbauteilen kompatibel ist. Schnell stellte das Expert:innenteam von Lapp ein Konzept auf und nahm erste Druckversuche vor. Bereits drei Tage später waren die ersten serienfähigen Prototypen fertiggestellt. In der Serienproduktion ist die Lösung technisch umsetzbar mit einem UL-zertifizierten Material.

Für die Epic-Serie von Lapp sind auf diese Weise und mithilfe des Additiven Fertigungsverfahrens bereits zahlreiche Steckverbinder sowie -komponenten entstanden. Darunter beispielsweise der Epic H-B 16, der sich durch sein verbessertes, rechteckiges Steckerdesign auszeichnet, der Epic H-Q TS M25, eine Eigenentwicklung, die ein neuartiges Gehäuse mit Innengewinde für Kabelverschraubungen sowie kompakter Bauform aufweist, oder auch der Epic MCS-HC 2, ein Moduleinsatz für ein modulares Steckverbindersystem, sowie der Epic Power M23, ein robuster Kontaktträger aus UL-zertifiziertem Material mit filigraner Struktur.

Schlüssel für die Herausforderungen der Zukunft

Die Beispiele zeigen: Additive Fertigung treibt den Wandel industrieller Entwicklungs- und Produktionsprozesse aktiv voran. Überall dort, wo maßgeschneiderte Lösungen in kurzer Zeit gefragt sind, spielt der 3D-Druck seine größten Stärken aus: Flexibilität, Schnelligkeit und Präzision. Doch der Fortschritt bringt auch neue Herausforderungen mit sich – etwa bei der Vereinheitlichung von Materialien, der Zertifizierung von Verfahren oder der Einbindung in bestehende Produktionssysteme. Trotz dieser Hürden schreitet die Entwicklung mit hoher Geschwindigkeit voran. Das Potenzial wächst, ebenso wie die Einsatzmöglichkeiten bei Lapp. Für den Stuttgarter Spezialisten für Verbindungslösungen ist die Additive Fertigung daher nicht nur Antwort auf aktuelle Anforderungen, sondern auch ein Schlüssel, um künftige Herausforderungen innovativ zu meistern.

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