Igus: Additive Fertigung und Industrie 4.0

Andreas Mühlbauer,

Integrierte Sensorik in gedruckten Komponenten

3D-gedruckte Verschleißteile von Igus bieten oft eine vergleichbare Lebensdauer wie Originalteile. Im Filament-Druck gefertigt warnen intelligente Komponenten nun auch vor Überlast und melden ihren Wartungsbedarf.

Intelligenz in 3D-gefertigten Bauteilen macht vorausschauende Wartung kostengünstig auch bei individuellen Verschleißteilen möglich. © Igus

Die Sensorik wird erstmalig in das additiv gefertigte Tribo-Bauteil per Multimaterial-Druck hineingedruckt. „Mit dem smarten 3D-gedruckten Lager ist uns jetzt ein echter Durchbruch gelungen“, sagt Tom Krause, Leiter Additive Fertigung bei Igus. „So wird vorausschauende Wartung auch für Sonderteile kostensparend möglich.“ Weit vor dem Ausfall meldet das Bauteil bereits, dass ein Austausch bevorsteht. Zudem kann es Überlast detektieren, um die Anwendung sofort zu stoppen und so weiteren Schaden an der Lagerstelle und der ganzen Anlage zu verhindern.

Verschleiß oder Belastung werden überwacht

Seit 2016 produziert Igus intelligente Verschleißteile in Energieketten, Gleitlagern sowie Linearführungen. Zu Beginn wurden Gleitlager im Lasersintern aus Iglidur I3 hergestellt und die Intelligenz im Nachhinein in einem zweiten Verarbeitungsschritt eingebracht. Allerdings ist die Produktion intelligenter Sonderteile bei geringen Stückzahlen in diesem Fall aufwendig und teuer, da die nachgelagerten Arbeitsschritte sehr spezifisch auf das jeweilige Bauteil ausgelegt sind.

Die Entwickler sind jetzt mit einem neuen Verfahren in der Lage, in nur einem Arbeitsschritt solche intelligenten Verschleißteile herzustellen. Es sind keine weiteren Verarbeitungsschritte notwendig und intelligente Sonderverschleißteile können ab 5 Werktagen kosteneffizient produziert werden. Die Sensor-Schicht wird dabei an den zu belastenden Stellen des Bauteils aufgetragen. Auf Basis des Multimaterial-Drucks entstehen so verschleißfeste Bauteile mit integrierten Sensoren. Die Komponenten werden aus den Filamenten Iglidur I150 oder Iglidur I180 und einem speziell entwickelten elektrisch leitfähigen 3D-Druck-Material hergestellt, das sich gut mit dem tribofilament verbindet.

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Aktuell sind zwei Einsatzgebiete möglich: Befindet sich das elektrisch leitfähige Material zwischen den verschleißbeanspruchten Schichten, kann es vor Überlastung warnen. Denn ändert sich die Belastung, so verändert sich auch der elektrische Widerstand. Die Maschine kann angehalten werden und weitere Schäden lassen sich verhindern. Um die Belastungsgrenzen festzulegen, muss das Lager entsprechend geeicht sein.

Ist die Leiterbahn hingegen in der Gleitfläche eingebracht, ist der Verschleiß über die Widerstandsänderung messbar. Vorausschauende Wartung wird bei dem 3D-Druck-Bauteil möglich. Die schmier- und wartungsfreie Tribo-Komponente zeigt ihren Austausch an, Anlagenstillstände werden dadurch im Vorfeld vermieden und die Instandhaltung planbar. Werden die 3D-gedruckten Komponenten zudem im Vorserienstadium eingesetzt, geben die erhobenen Verschleiß- oder Belastungsdaten schon im Vorfeld zusätzlich Auskunft über die Lebensdauer der einzelnen Komponente oder der geplanten Anwendung in der Serie. Anpassungen und Optimierungen im Entwicklungsprozess sind dadurch leichter möglich.

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