3D Druck von Sandformen zum Metallguss für die E-Mobility
Der 3D-Druck einer Sandform für Metallguss-Teile mit anschließendem Abguss hält nun auch Einzug in die Automobilindustrie in der Produktion von Komponenten für die Elektromobilität. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Asia-Pacific Division von Voxeljet China hat unter der Leitung von Tianshi Jin, Managing Director Voxeljet China, bereits bei einem wichtigen Kunden und Automobilhersteller-OEM Erfahrungen auf dem Gebiet der industriellen additiven Fertigung von Gussformen sammeln können.
Fachartikel aus dem Archiv
Dieser Beitrag beschreibt eine Anwendung aus dem Jahr 2020. Die beschriebenen Herausforderungen für 3D-Druck sind zwar zeitlos, jedoch hat sich die Technik weiterentwickelt. ZU DEN AKTUELLEN LÖSUNGEN!
Verbesserte Leistung von Elektromotor gesucht
Zur Verbesserung der Leistung ihres Elektromotors wandte sich ein Automobilhersteller und Kunde der chinesischen Gießerei Meimai Fastcast Suzhou Co. LTD an Voxeljet, Experte für additive Fertigung. Die erste Generation ihres Elektromotors war den Ansprüchen verschiedener Elektroautos nicht gerecht geworden.
Lichi Wu Projektmanager bei Meimai Suzhou: „Wir mussten schnell erheblich besser werden und dafür zahlreiche Varianten des Elektromotor Gehäuses testen. Die herkömmlichen Produktionsverfahren für Gussformen sind aber extrem zeitraubend. Glücklicherweise stießen wir auf die additive Fertigung das 3D Druck Verfahren für Gussformen von Voxeljet.“
„Flexibilität und Zeitersparnis waren die kritischen Faktoren, wegen denen Meimai Suzhou auf uns zukam“, erinnert sich Tianshi von Voxeljet. „Denn die konventionelle Fertigung der Gehäuseteile für die Prototypen der elektrischen Motoren nahm einfach zu viel Zeit in Anspruch.“
Die Umsetzung verschiedener Designentwürfe und die nachgelagerten Änderungen der Bauteile konnte Meimai Suzhou mit dem 3D-Drucker extrem schnell durchführen. Das Projekt wurde sogar noch vor dem festgesetzten Termin abgeschlossen – inklusive vollständiger Datenerstellung der verschiedenen Komponenten.
Sandform für Metallguss verringert Ausschuss in Automobilindustrie
Meimai Suzhou konnte noch weitere Vorteile beim 3D-Drucker Fertigungsverfahren beobachten: Neben der schnellen additiven Fertigung der Gussformen waren auch kleine Losgrößen kosteneffizienter herzustellen. 3D-gedruckte Sandformen sind in kleiner Stückzahl werkzeuglos und damit günstiger herstellbar.
Die Ausschussquote ist ebenfalls gering, weil der 3D-Druck hochpräzise und zuverlässig ist. So können Gießereien und Formenbauer das Risiko für Formenrevisionen reduzieren. Eine fehlerhafte Sandform muss händisch nachgearbeitet werden bis hin zur Herstellung eines neuen Werkzeuges. Beim 3D Druck Verfahren von Voxeljet gibt es dieses Risiko nicht, denn die Formen werden werkzeuglos hergestellt.
„Die Herstellung verschiedener Motortypen ist durch den industriellen 3D-Druck deutlich schneller“, sagt Wu. „Dank des schnellen und werkzeuglosen Formenbaus könne zum Beispiel Rapid Prototyping von Motortyp A und B gleichzeitig hergestellt und getestet werden. Anschließend wird der leistungsstärkere oder effizientere Prototyp für die Massenproduktion ausgewählt.“
Künftige Potenziale für 3D-Druck im Formenbau
Die industrielle additive Fertigung hat aber noch mehr Potential, das über die Herstellung von Elektromotoren Gehäuse hinausgeht. Die chinesische Gießerei experimentiert bereits mit Sandformen aus dem 3D-Drucker für Reglergehäuse, Retardergehäuse, Hilfsrahmen, diverse Halterungen und viele andere Bauteile, die eine elementare Rolle in der Elektromobilität spielen. „Das 3D Druck Verfahren erleichtert den Bau von Prototypen und die Weiterentwicklung der zukünftigen Mobilität dramatisch,“ freut sich Lichi Wu auf die Zukunft.
Neben der raschen Realisierung der Motorenbauteile hat Meimai Suzhou durch eine geschickte Optimierung der Bauformen auch noch die Motorleistung gesteigert. „Auch die Haltbarkeit der Bauteile lässt sich beeinflussen. Als nächsten Schritt bei der Gehäuse-Entwicklung werden wir noch die Gewichtseinsparung durch Topologie Anpassungen wie Lage und Höhe der äußeren Verstärkungsrippen in Angriff nehmen“, sagt sich Tianshi.
3D-Druck in der Anwendung für Stahlgießerei
Die Stahlgießerei Wolfensberger setzt bei der Herstellung von komplexen Rapid Prototyping Gussteilen zunehmend auf von Voxeljet gelieferte Sandformen und Sandkerne. Diese werden anhand der beigefügten 3D-Daten produziert. Solche effizienten additiven 3D Drucktechnologien erlauben es, ohne vorgängig aufwändige und teure Modelleinrichtungen herzustellen, in kurzer Zeit Gussbauteile für Testzwecke an den Endabnehmer zu liefern.
Durch den entfallenen Modellbau verkürzt sich mit 3D drucktechnologien wie dieser die Durchlaufzeit der Prototypen Herstellung um Wochen. Modifikationen an den ursprünglich entwickelten Konstruktionen erhöhen hier die Effizienz noch und die eigentliche 3D Modell Herstellung für die Serienfertigung kann zügig gestartet werden.
Der 3D-Druck von Sandformen für Gussteile mit anschließendem Abguss hält nun auch Einzug in die Automobilindustrie in der Produktion von Komponenten für die Elektromobilität. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Asia-Pacific Division von Voxeljet China hat unter der Leitung von Tianshi Jin, Managing Director Voxeljet China, bereits bei einem wichtigen Kunden und Automobilhersteller-OEM Erfahrungen auf dem Gebiet der industriellen additiven Fertigung von Gussformen sammeln können.
