Druckluftverteiler Haenssler, Bild: Formlabs

Für ihre Vorrichtung brauchte die Firma Hänssler einen spezifischen Druckluftverteiler – Standardkomponenten passten nicht. - Bild: Formlabs

| von Stefan Holländer, Formlabs

Jeder, der regelmäßig an Maschinen arbeitet oder diese bedient, gelangt oftmals an einen Punkt, an dem Modifikationen oder Zusatzteile benötigt werden. Diese Teile kann man häufig nicht einfach bestellen, da sie individuelle Voraussetzungen erfüllen müssen. Vor demselben Problem stand das IngenieurInnen-Team um Dirk Olbert, Projektingenieur für die Additive Fertigung bei Hänssler Kunststoff- und Dichtungstechnik. Für die Firma war der 3D-Druck die Lösung.

Traditionelle Fertigung und 3D-Druck

3D-Druck Prozess, Bild: Formlabs
Mit Desktop-3D-Drucker konnte ein Mitarbeiter die individuell konstruierten Teile direkt vor Ort drucken. - Bild: Formlabs

Hänssler Kunststoff- und Dichtungstechnik ist ein inhabergeführtes Unternehmen aus Mannheim, das seit 1986 besteht. Mittlerweile wird das Unternehmen in der zweiten Generation geführt, beschäftigt rund 50 Mitarbeiter und hat sich auf die Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von anspruchsvollen Konstruktionsteilen aus Kunststoff sowie Dichtungen spezialisiert. Dabei kann der Spezialist auf die Expertise in allen gängigen Fertigungsverfahren zurückgreifen – vom Drehen/Fräsen über den Spritzguss bis hin zur Additiven Fertigung. Ausschlaggebend für den Erfolg ist die enge Zusammenarbeit mit den Kunden, um proaktiv mit ihnen an deren eigenen Projekten zu arbeiten. Bei diesen Projekten wird immer häufiger auch der 3D-Druck eingesetzt. Neben verschiedenen FDM-Druckern, auf denen Materialien von Standard bis hin zu Ultra Performance verarbeitet werden, kommt das Formlabs Ökosystem aus Form 2 und Form 3 mit Form Wash und Form Cure zur Nachbearbeitung zum Einsatz.

Die Kundenprojekte sind sehr unterschiedlich und reichen von funktionellen und visuellen Prototypen bis hin zu Kleinserien im Bereich von 50 bis 100 Stück, die direkt in Endprodukten verwendet werden.

Die 3D-Drucker zeichnen sich im regelmäßigen Einsatz durch die hohe Materialvielfalt aus. Von Clear Resin für durchsichtige Kundenteile, über Grey Pro für Kleinserien bis hin zu Durable für Stabilität und leichte Verformbarkeit findet fast die komplette Materialpalette Anwendung.

Maschinenerweiterungen dank SLA-3D-Druck

Formlabs Verteiler, Bild: Formlabs
Erst nach dem Druck wurden die Gewinde geschnitten. Anschließend musste der Verteiler nur noch gehärtet und eingebaut werden. - Bild: Formlabs

Aber nicht nur bei externen Kundenprojekten sind Low-Force-Stereolithography-Drucker (SLA) zuverlässige Maschinen für 3D-Druckanwendungen, sondern auch bei internen Problemstellungen. Die meisten Dreh- und Fräsmaschinen, die bei dem Spezialisten zum Einsatz kommen, sind ursprünglich für die Metallverarbeitung gedacht. Daher benötigt das Team oftmals Anpassungen oder spezielle Aufnahmen in den Maschinen, um den hohen Fertigungsansprüchen gerecht zu werden. Das IngenieurInnen-Team des Mannheimer Spezialisten muss häufig Maschinenteile oder komplette Maschinen selbst entwickeln, um die konstant hohe Qualität für ihre Kunden zu garantieren.

So verlief es auch bei einer Vorrichtung, die über Pneumatik angetrieben wird. Für diese Eigenkonstruktion wurden zwei Verteiler mit etlichen pneumatischen Anschlüssen auf engstem Bauraum von circa vier mal vier Zentimeter benötigt, die die Druckluft in der Maschine verteilen.

Das Teil einfach integrieren

„Wir haben die Teile 3D-gedruckt, da es so möglich ist, die Verteiler kompakt und individuell auf unsere Bedürfnisse angepasst herzustellen“, berichtet der Projektingenieur für Additive Fertigung Dirk Olbert. „Das ist der Riesenvorteil. Wir müssen nicht die Maschine um das Teil herum konstruieren, sondern können das Teil einfach in die bestehende Konstruktion integrieren.“ Mit Standardkomponenten wäre ein solches Bauteil zu groß geworden und traditionelles Fräsen war aufgrund innenliegender und verwinkelter Kanäle nicht möglich.

Die innenliegenden Hohlräume mussten ohne Stützstrukturen druckbar sein, um eine vollkommen glatte Oberflache des Bauteils zu erzielen, sodass die Luft ungehindert durchströmen kann. Schnell wurde daher klar, dass der Verteiler nur im SLA-3D-Druck hergestellt werden kann. Erste Versuche mit Grey Pro Resin erwiesen sich als zu spröde, da nach dem Druck die Gewinde für die Schlauchadapter eingeschnitten werden mussten. Am Ende fiel die Entscheidung auf Durable Resin, das formstabil, aber leicht nachgiebig ist; ideal also für die Gewinde.

Ein Druck der Gewinde kam nicht in Frage, da diese sehr klein sind und dicht abschließen müssen, damit die Druckluft verlustfrei durchströmen kann. Also druckte Projektingenieur Dirk Olbert mit seinem Team zuerst die Bauteile und schnitt die Gewinde nach dem Waschen in das Bauteil hinein. Erst danach wurden die Verteiler im Form Cure nachgehärtet. Im letzten Schritt wurden die Schlauchadapter eingesetzt und die Verteiler in die Fertigungsmaschine eingebaut. Dank der 3D-Drucker konnten diese beiden Verteiler, die jeweils nur ein einziges Mal benötigt wurden, individuell entworfen und zu geringen Kosten hergestellt werden.

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