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3-D-Druck - Die Produktion im Büro

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Das 3-D-Druckverfahren

Die 3-D-Drucktechnologie ermöglicht eine schnelle, günstige und äußerst flexible Prototypenherstellung ohne Werkzeuge. Eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis verbunden mit einem hohen Maß an Flexibilität. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Prozess sehr schnell Anpassungen möglich sind. Erst nach Prüfung und Auswahl des passenden Prototyps werden die Erstmuster aus Serienwerkzeug hergestellt.
Das Herstellverfahren funktioniert ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker - doch sind die Ergebnisse nicht flach sondern bauen sich dreidimensional auf.

  • feine Details durch Auftrag hauchdünner Materialschichten von 16 µm für Wanddicken bis zu 0,6 mm möglich
  • hohe Abbildgenauigkeit von z. B. Materialbezeichnungen, Datumsuhren, Nestkennzeichnungen
  • glatte Oberflächen (auch geeignet für das nachträgliche Lackieren)
  • deformationsgefährdete Geometrien bleiben formstabil (Schlauchstücke, Lippengeometrien, etc.)
  • Hart-/Weichkombinationen haften fest aneinander
  • unterschiedliche Shore-Härten der Ausgangsmaterialien können beliebig miteinander kombiniert und quasi digital gemischt werden
  • Maßtoleranzen von 0,1 mm bei den meisten Modellen, allgemein bis 0,3 mm einhaltbar
  • vielfältige Materialien von transparent bis blickdicht, von weich und flexibel bis hart und steif

Dreidimensionale Prototypen aus verschiedenen Werkstoffen - eine enorme Zeit- und Kostenersparnis

KREMER fertigt mit dem 3-D-Prototypen-Druckverfahren detailgetreue, auch Prototypen in einem Arbeitsschritt her. Basis ist das CAD-Volumenmodell. Den betreffenden Bauteilen werden Materialeigenschaftsprofile (z. B. die Shore A oder D-Härte) zugeordnet. Je Volumenmodell können unterschiedliche Bereiche/Teile berücksichtigt werden. Mit dieser Technologie können festhaftende Hart-Weichverbindungen, also Verbundmaterialien, in einem Arbeitsgang hergestellt werden.

Anwendungsbeispiele für 3-D-Druck

3D gedruckte Kabeldurchführungstülle/Serienteil

Eine Kabeldurchführungstülle ist an sich kein spektakuläres oder kompliziertes Teil, vielmehr ist es der vielversprechende Weg einer neuen Form der Prototypenherstellung und die spezifischen Produktanforderungen, die an die Tülle gestellt wurden.

Die Prototypen wurden mittels einer Technologie gefertigt, die es erlaubt, dreidimensionale Modelle auch aus mehreren Materialien und mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften zu fertigen ohne Herstellung eines Prototypenwerkzeuges. Eine enorme Zeit- und Kostenersparnis.

In einem einzigen Arbeitsschritt können Musterteile innerhalb von wenigen Tagen nach Vorlage der 3-D-CAD-Daten geschaffen werden, die wie die Endprodukte aus unterschiedlich harten oder weichen Materialien bestehen können. So lassen sich z. B. Knickverhalten und Montierbarkeit (eingeschränkt auch Funktionstests) schon in einem sehr frühen Stadium der Produktentwicklung durchführen. Erst nach Anpassung und Prüfung des geeigneten Prototyps wurden anschließend die Erstmuster aus Serienwerkzeug hergestellt.

Ein vorkonfektioniertes Kabel soll mit einer Kabeltülle versehen und zusammen in ein Aluminiumdruckgussgehäuse montiert werden. Die Tülle wird nicht durch einen Gehäusedeckel, sondern durch eine Dichtschnur von oben in den Sitz gepresst.

Von vornherein war definiert, dass die Anschlusselemente des Kabels nicht durch die Bohrung passen werden; die Tülle somit geschlitzt sein musste.

Diese Aufgabenstellung wiederum stand im Widerspruch zur Forderung, das Gehäuse gegen Spritzwasser abzudichten. Die Schwierigkeit bestand darin, die geschlitzte Tülle exakt so zu dimensionieren, dass alle resultierenden Kräfte eine ausreichende Verpressung gegen die Gehäusewand und das Kabel ausüben und damit eine Deformation der geschlitzten Kabeltülle vermieden werden konnte.

Eine Standard-Kabeltülle war also keine Alternative. Eine Gratwanderung, die hohe Ansprüche an Entwicklung und Technik stellte.

3D gedruckte Faltenkappe/Serienteil

Der Faltenschlauch der Schutzkappe sollte sich um 90° zur Ausgangsstellung nach oben biegen lassen. Unser Kunde ließ sich zu Demonstrationszwecken ein Stereolithografieteil herstellen, um daran die Funktionsweise der Schutzkappe zu erläutern.

KREMER stellte nach vorliegenden CAD-Daten einen gedruckten Prototypen aus 60 Shore A weichem Material her.

Im Gegensatz zum Stereolithografieteil ließ unser Prototyp sofort erkennen, dass die Anzahl der Falten nicht ausreichen würde, um die Biegung von 90° ohne Kollision mit den Falten vornehmen zu können.

Die Konstruktion der Schutzkappe wurde auf Anregung von KREMER um zwei zusätzliche Falten ergänzt. Die Anschlussmaße blieben dabei unverändert. Mit dem korrigierten Datensatz wurden nochmals Prototypen hergestellt, die die Erwartungen unseres Kunden erfüllten und Grundlage für die Serienteile waren.

Bei diesem Teil überzeugte die Weichheit und Flexibilität des Materials und die formgetreue Wiedergabe der Geometrie.

3D gedruckte, zweikomponentige Kugelkabeltülle/Serienteil

Die gummieleastische Komponente soll aus einem thermoplastischen Elastomer (kurz TPE), die Lagerkugel als Hartkomponente aus einem PA-GK 30 in einem klassisch rotierenden 2-K-Werkzeug hergestellt werden. Die gummielastische Komponente dient als Knickschutz.

In der Konstruktionsphase wurde das Knickverhalten der elastischen Kabeltülle als kritisch betrachtet. Eine zu steife Kabeltülle würde den Handwerker beim Bedienen der Werkzeugmaschine behindern, eine zu weiche Tülle ließe das stromführende Kabel zu früh ermüden.

Trotz ausreichend guter Erfahrungen mit den von uns gelieferten Knickschutztüllen aus Weich-PVC konnte die Geometrie nicht auf die neuartige Kugelkabeltülle übertragen werden. Vielmehr sollten Prototypen Aufschluss über die funktionsgerechte Auslegung des Bauteils geben.

Dank der gedruckten Prototypen konnte die Knickanfälligkeit der späteren Serienteile sehr gut vorhergesagt werden. Die notwendigen Wanddickenkorrekturen mussten lediglich am CAD-Rechner vorgenommen und der optimierte Datensatz dem Serienwerkzeugbau zu Grunde gelegt werden.

Der Vergleich der Prototypen mit den Serienteilen überzeugte: Das Einsparpotential von ca. EUR 5.000 gegenüber den Kosten eines herkömmlichen Pilotmusterwerkzeuges letztlich auch.

Glasauflageprofil für Wintergarten/Serienteil

Eine kleine Maßänderung des Alu-Strangprofils führte bei einem Wintergartenhersteller zu unerwarteten Montageschwierigkeiten des gelieferten EPDM-Glasauflageprofils. KREMER sollte durch eine gezielte Anpassung des Fuß- und Klemmbereichs des Glasauflageprofils an das Aluprofil eine problemlose Montage und Stabilität gewährleisten. Größtes Problem: Der Zeitdruck.

In diesem Fall haben wir den CAD-Datensatz des Glasauflageprofils angepasst und einen 20 cm langen und 60 Shore A weichen Profilabschnitt im Prototypen-Druckverfahren hergestellt. So konnten wir die Montierbarkeit und die Funktionalität des toleranzausgleichenden Fuß- und Klemmbereichs analysieren.

Nur drei Tage nach Korrektur der CAD-Daten lagen die Ergebnisse vor. Die durch die Prüfung des Prototyps erlangten Erkenntnisse konnten für den Bau des Extrusionswerkzeuges verwendet werden. Die gedruckten Prototypen beschleunigten das Ergebnis. Dabei lag Schnelligkeit ganz klar im Fokus unseres Kunden.

Unser größter Ansporn? Zufriedene Kunden:

Kremer GmbH hat 4,54 von 5 Sternen |168 Bewertungen auf ProvenExpert.com

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