Das italienische Unternehmen Aidro Hydraulics, das seit 35 Jahren in der Hydraulik-Branche tätig ist, setzt jetzt das 3D-Metalldruckverfahren zur Herstellung von Komponenten für Hydraulik-Systeme in seinen Produktionsprozess ein. Diese Technologie wurde bisher vor allem zur Fertigung von Prototypen verwendet.

Das Unternehmen hat in den vergangenen Jahren intensiv in 3D-Metalldrucker investiert und fertigt heute seine Metallbauteile kontinuierlich unter Anwendung dieser Technologie. Das Unternehmen gründete dazu das Solutions Center for Additive Manufacturing in Hydraulics (SCAMH). Dort entwickeln Fachkräfte, die auf die Additive Fertigung spezialisiert sind, individuell angepasste Lösungen. Der Hydraulikanbieter setzt dabei auf Direktes Metall-Lasersintern (DMLS). Anschließend werden die Bauteile nachbearbeitet, falls nötig auch auf einer CNC-Maschine. Das Das Ergebnis ist ein komplett ausgeführtes und in allen Funktionen vollständiges Hydrauliksystem.

3D-Druck in der Hydraulik

Abgesehen von der Verringerung der Werkstoffabfälle sowie der Verkürzung der Fertigungszeiten weist das 3D-Metalldruckverfahren gegenüber dem subtraktiven Fertigungsprozess weitere Stärken auf.

Zum einen ermöglicht es der 3D-Druck, ein Bauteil so zu konzipieren und zu entwerfen, dass dessen Gewicht auf ein Minimum verringert wird. Bei Anschlussplatten beispielsweise können Durchströmungskanäle, die verschiedene Formen und Größen aufweisen, präzise an der vorgesehenen Stelle positioniert werden. Daraus folgt, dass diese Kanäle in einem geringeren Abstand zueinander angebracht werden können als bei herkömmlichen Anschlussplatten, sodass das Endprodukt kompaktere Ausmaße sowie ein geringeres Gewicht aufweist. Die Gewichtsreduzierung kann bei diesen Komponenten bis zu 70 Prozent betragen, was besonders für Antriebssysteme in der Automobilbranche sowie in der Luft- und Raumfahrt interessant ist.

Zum anderen kann die Geometrie im Inneren eines Bauteils neu konzipiert werden, um die Strömung zu optimieren. Damit lassen sich auch Leckagen eliminieren, welche bei CNC-gefrästen hydraulischen Bauteilen an Bohrstellen auftreten. Zum Beispiel müssen Durchlässe, die zwei oder mehrere interne Kanäle miteinander verbinden, nicht mehr außen an der Anschlussplatte bearbeitet und anschließend abgedichtet werden, um das Entweichen der Flüssigkeit zu vermeiden.

Der Einsatz des 3D-Druckverfahrens begrenzt sich nicht nur auf Anschlussplatten. Auch bei Ventilbauteilen lässt sich diese Technologie einsetzen. Ventilspulen enthalten zum Beispiel in der Regel Strömungswege mit rundem Querschnitt, vor allem weil bei Werkzeugmaschinen vorwiegend Schneidwerkzeuge mit rotierender Bewegung zum Einsatz kommen. Strömungswege mit rechteckigem Querschnitt können im Vergleich zu einer Kreisform derselben Breite aufgrund der größeren Fläche die Kapazität um 20 Prozent erhöhen.

Das Additive Fertigungsverfahren bei Aidro

Alberto Tacconelli, Bild: Aidro
Alberto Tacconelli vom Unternehmen Aidro Hydraulics erklärt auf der Agritechnica den 3D-Druck hydraulischer Komponenten, Bild: Aidro

Aidro fertigt eine Reihe von Bauteilen wie hydraulische Anschlussplatten, Wärmeaustauscher, Spulen und Ventilblöcke mit dem 3D-Druckverfahren. Welches Material dabei verwendet wird, hängt von dem Druck ab, dem das jeweilige Bauteil ausgesetzt wird. Beim Metall-Druckverfahren verwendet der Hersteller Edelstahl (AISI316L) und Aluminium (Alsi10Mg). Es handelt sich hier um die in der Hydraulikbranche am meisten eingesetzten Metalle. Für das Metall-Druckverfahren eignen sich aber auch andere Materialien wie Inconel, Maraging-Stähle oder Titan.

Die Bauteile hydraulischer Systeme entwickelt der Hersteller zunächst mit Hilfe einer CAD-Software und analysiert sie unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM). Dann werden die Komponenten im 3D-Druckverfahren durch Direktes Metall-Lasersintern gedruckt und mittels eines 3D-Scanners einer Materialprüfung, einer Druckwiderstands-Messung sowie einer dimensionalen Kontrolle unterzogen. Schließlich werden die Teile CNC-gefräst, wofür eine spezifische Kupplung notwendig ist, und einer Wärmebehandlung unterzogen.

Alberto Tacconelli, Managing Director des Unternehmens, erklärt: „Mit dem 3D-Druckverfahren wird es möglich, die internen Kanäle von Ventilblöcken so zu planen, dass sich eine optimale Strömungskapazität bei gleichzeitig verringerten Ausmaßen ergibt. Die mechanischen Eigenschaften von 3D-gedrucktem Material sind ebenso gut wie (oder in einigen Fällen sogar besser als) bei Metallteilen aus Stabmaterial. Mit dieser Technologie sind wir in der Lage, Hydrauliklösungen einer neuen Generation zu liefern. Wir können Produkte fertigen, deren Realisierung mit den traditionellen Fertigungsverfahren unmöglich gewesen wäre.“

Aidro stellt auf der Hannover Messe 2018 aus und steuert dort einen Vortrag zur 3D-Druck-Konferenz bei, die am 23. April um 15 Uhr in Halle 23 stattfindet. do

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