Um additive Fertigung optimal zu nutzen, ist eine neue Herangehensweise an Konstruktion erforderlich. Wir von Materialise sind davon überzeugt, dass Konstruktionsoptimierung ein kontinuierlicher und wichtiger Prozess ist. Das ist besonders wichtig, wenn ein Teil von herkömmlichen Fertigungstechniken zu 3D-Druck wechselt, wo nicht dieselben Einschränkungen bestehen. Im Fall dieses Sauggreifers wendete unser Konstruktion & Engineering-Team mehrere Entwicklungsstufen an, bis wir ein 3D-gedrucktes Teil zu weniger als einem Drittel der ursprünglichen Kosten, fast einem Viertel des Gewichts und ohne erforderliche Montage geschaffen hatten. All das war mit ein und demselben Material möglich: Aluminium

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Vom Zerspanen…

Das Bild zeigt einen Sauggreifer mit innenliegenden Luftkanälen, die in der Frontverkleidung sichtbar sind. Als das Engineering-Team von Materialise dieses Projekt übernahm, hatte der Kunde das Teil bereits teilweise für 3D-Druck optimiert. Während das ursprüngliche Bauteil durch Zerspanen – einen arbeitsaufwändigen Prozess – gefertigt wurde, war diese Konstruktion auf 3D-Druck in Aluminium ausgelegt. Eine Stahlplatte, ein Schlauch und ein Verbindungsarm wurden manuell zusammengebaut.

Das Problem? Die vom Kunden überarbeitete Konstruktion für den 3D Druck benötigte einen hohen Materialeinsatz sowie Montage, was die Kosten erhöht. Das Hauptziel des Engineering-Teams war die Kostenreduzierung. Ein weiteres Ziel war die Verbesserung der Lebensdauer des Greifers, da die Erfahrungen des Kunden zeigten, dass eine falsche Positionierung des Teils im Laufe der Zeit zu Beschädigungen führte.

...zu 3D-Metalldruck

Im Allgemeinen erhöht Designkomplexität die Kosten bei additiver Fertigung nicht. Das Volumen aufgrund des Materialverbrauchs jedoch schon. Aus diesem Grund ersetzten die Techniker von Materialise die solide Form des Greifers zunächst durch eine schlankere Version, für die wesentlich weniger Material benötigt wird. Um den Aufwand der manuellen Montage zu reduzieren, integrierte das Team einen Verbindungsschlauch in das Greiferdesign. Integrierte Schläuche reduzieren nicht nur die Kosten, sondern vermindern auch das Risiko von Lecks.

Aber es gab noch immer Potenzial für ein leichteres und billigeres Teil. Neben dem Volumen ist ein weiterer wichtiger Kostenfaktor beim 3D-Druck die Stützstruktur. Alle nicht abgestützten Überhänge können sich während oder nach dem Drucken verformen, da das Teil im 3D-Drucker hohen Temperaturen ausgesetzt ist, aber für Stützkonstruktionen ist wertvolles Material erforderlich, wodurch die Kosten steigen. Im Laufe von zwei Designiterationen erreichten die Konstrukteure von Materialise ein trichterförmiges Design und eine Ausrichtung auf der Bauplattform, durch die wesentlich weniger Stützstrukturen erforderlich waren: dadurch konnte ein Aluminium-Sauggreifer gefertigt werden, der nur 60 g schwer ist, im Vergleich zu 237 g beim Original

Diese 60 g umfassen darüber hinaus einen neuen Verbindungsarm, der in die durchgängige Konstruktion integriert ist und eine manuelle Montage überflüssig macht. Außerdem gewährleistet er eine korrekte Positionierung des Teils, da menschliche Fehler eliminiert werden, wodurch die Lebensdauer des Greifers verbessert wird.

„Dank der Volumenreduzierung und der integrierten Funktionalität konnten wir die Kosten um 70 % senken und es ist keine Montage mehr erforderlich“, so Mathieu Cornelis, Account Manager bei Materialise. „Mit durchdachtem Design und Engineering konnten wir dem Kunden einen Sauggreifer mit mehr Leistung liefern, der sich schneller und zu einem geringeren Preis fertigen lässt.“

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Wenn Sie der Meinung sind, dass Ihre Produktionslinie von additiver Fertigung profitieren kann, jedoch nicht wissen, wo Sie beginnen sollen, helfen wir Ihnen gern. Unser 3DP SCAN ist ein Audit für additive Fertigung, der von den Technikern von Materialise bei Ihnen vor Ort durchgeführt wird. Unsere Berater suchen nach Einsatzmöglichkeiten von additiver Fertigung vor Ort und stellen Ihnen anschließend einen umfassenden Bericht zur Verfügung.