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Materialien

Das richtige Material spart Kosten

Wie mit dem richtigen Filament Verschleiß reduziert und Kosten eingespart werden können, wissen die Experten von Igus.

Neben der Digitalisierung der gesamten Wirtschaft gilt der 3D-Druck aktuell als eines der großen Innovationsthemen. Die Vision von Losgröße 1 wird damit zur Realität und ermöglicht beispielsweise die personalisierte Serienfertigung von Möbeln, Schuhen oder Uhren. Aber auch der Maschinenbau profitiert von der additiven Fertigung. Laut einer Studie der Unternehmensberatung Ernst & Young sind deutsche Unternehmen weltweit führend beim Einsatz von 3D-Druckern und setzen mittlerweile fast eine Milliarde Euro mit diversen Bauteilen um. Und die Umsätze im Bereich 3D-Druck explodieren derzeit regelrecht: Von 3,1 Milliarden Dollar im Jahr 2013 bis auf 21 Milliarden Dollar im Jahr 2020, so die Hochrechnung. Das entspricht einem Wachstum von 700 Prozent innerhalb von nur sieben Jahren. Auf eine vergleichbare Weise entwickelt sich die Zahl der ausgelieferten 3D-Drucker: Diese lagen 2015 noch bei 245.000 Stück - für das Jahr 2019 erwarten Marktforscher dann bereits den Verkauf von 5,6 Millionen Geräten weltweit.

Dynamisches Duo: Material und Drucker

Dabei gehören zu der additiven Fertigung immer zweierlei Dinge: präzise 3D-Drucker sowie leistungsstarke Werkstoffe. Letztere müssen den speziellen Anforderungen der Schmelz- und Schwindungsprozesse im 3D-Druck genügen und dürfen dabei nicht ihre charakteristischen Materialeigenschaften verlieren. Der motion plastics Spezialist igus bietet seit 2014 verschleißfeste Tribo-Filamente für den 3D-Druck, wobei das Sortiment ständig erweitert wird. Damit lassen sich Lager, Zahnräder, Linearschlitten und viele weitere Verschleißteile in individuellen Abmessungen als Einzelteile, Prototypen oder Kleinserien kostengünstig und schnell produzieren. Neuster Vertreter ist das am einfachsten zu verarbeitende iglidur I150-PF für das FDM-Verfahren. Die leichte Verarbeitbarkeit macht das Filament äußerst kostengünstig. Zudem zeichnet sich der Werkstoff durch eine hohe Verschleißfestigkeit aus, die eine lange Lebensdauer des gedruckten Bauteils garantiert. Hohe Abriebfestigkeit bei niedrigen Gleitgeschwindigkeiten und guten mechanischen Kennwerten sorgt weiter für Wirtschaftlichkeit. Der Werkstoff ist wahlweise mit einem Durchmesser von 1,75 oder 3 Millimetern erhältlich und kann so mit handelsüblichen 3D-Druckern für das FDM- (Fused-Deposition-Modeling-) Verfahren verarbeitet werden. Gerade Branchen und Anwendungen in hygienisch sensiblen Bereichen, beispielsweise in der Pharma- und Lebensmittelindustrie, profitieren von iglidur I150-PF. Darüber hinaus bietet igus sechs weitere Filamente an, mit denen Anwender sich ihre Bauteile drucken können. So kann, je nach Wunsch, der Schwerpunkt beispielsweise auf einer hohen Chemikalienbeständigkeit liegen (iglidur C210-PF), einer besonders hohen Verschleißfestigkeit (iglidur I180-PF) oder hohen Anwendungstemperaturen gepaart mit höchster Lebensdauer (iglidur J260-PF).
Alle Tribo-Filamente von igus weisen deutlich geringere Reibwerte als ABS- und PLA-Materialien auf. Durch ihre Abriebfestigkeit sind sie insbesondere für dynamische Anwendungen geeignet.

Sonderlösungen für höchste Anforderungen

Für das 3D-Druckmaterial iglidur I150 PF liegt seit kurzem eine Konformitätserklärung entsprechend der EU-Verordnung 10/2011 für Lebensmittelkontakt vor. Durch diese Zertifizierung können Kunden das vielseitig einsetzbare Tribo-Filament auch zum Drucken von Sonderteilen für bewegte Anwendungen nutzen, die im direkten Kontakt mit Nahrungsmitteln oder auch Kosmetik stehen. Gerade bei Sonderlösungen sei igus stets ein verlässlicher Partner: So hat das Unternehmen beispielsweise speziell für Zahnräder, die hohen Anforderungen in bewegten Anwendungen standhalten, das Lasersintermaterial iglidur I6-PL entwickelt. Durch den Einsatz dieses Werkstoffs kann die Lebensdauer von gedruckten Zahnrädern weiter erhöht werden. Der neue Werkstoff erweitert das bereits bestehende Angebot aus sechs Tribo-Filamenten für das FDM-Verfahren und iglidur I3-PL für das SLS (selektives Lasersintern). Um Lebensdaueraussagen zu untermauern, können die Experten von igus auf das hauseigene 2.750 Quadratmeter große Testlabor zurückgreifen. Für iglidur I6-PL zeigte sich, dass der neue Werkstoff für Zahnräder eine besonders hohe Verschleißfestigkeit und dadurch eine besonders lange Lebensdauer besitzt. Im Vergleich mit den bisher gängigen Materialien für den SLS-Druck wurde ein Schneckenrad mit 5 Nm Drehmoment und 12 U/min getestet. Dabei blieb das Zahnrad aus dem Standard-Lasersintermaterial PA12 bereits nach 521 Zyklen stehen, da der Reibwert so hoch angestiegen war. Das Zahnrad aus dem neuen Lasersintermaterial iglidur I6-PL zeigte nach 1 Millionen Zyklen lediglich einen geringen Verschleiß auf und war noch voll funktionsfähig. Gefräste Zahnräder aus POM wiesen bereits nach 621.000 Zyklen einen totalen Verschleiß auf, während gefräste Zahnräder aus PBT schon nach 155.000 Zyklen brachen.

Druckservice erweitert Werkstoffangebot

Da viele Unternehmen nicht über eigene 3D-Drucker verfügen, können Kunden sich bei igus im 3D-Druckservice ihre individuellen Verschleißbauteile als FDM- oder SLS-Bauteil direkt ausdrucken lassen. Dazu bietet igus einen 3D-Druckservice. Die Tribo-Filamente können somit als reiner Werkstoff bezogen werden oder wahlweise bereits als fertig gedrucktes Bauteil, das sofort einbaufertig ist. Die entsprechenden Daten gelangen online im STEP- (STP-) Format per Drag&Drop ins Browserfenster. Im nächsten Schritt werden die benötigten Mengen festgelegt und das geeignete Material ausgewählt. Ergebnis: je nach Wunsch wird ein formales Angebot erstellt oder der direkte Bestellvorgang kann ausgelöst werden. Im SLS-Druckverfahren kann igus auch komplexe Sonderteile sehr schnell fertigen und außerdem Bauteile mit einer Höhe von bis zu 300 Millimetern herstellen. Bereits heute entstehen Kleinserien von bis zu 500 Stück aus iglidur I3-PL und iglidur I6-PL in kürzester Zeit. Selbstverständlich fließen die technischen Möglichkeiten des 3D-Drucks auch in die eigenen Produkte des Kölner Spezialisten für Hochleistungskunststoffe ein: So bietet der Lineartisch SLT-I3 höchste Variabilität in der Gestaltung der individuellen Linearachse. Dies ermöglichen 3D-gedruckte Schlitten und Traversen. Dadurch lassen sich schmiermittel- und wartungsfreie Lineartische günstig und besonders schnell nach Kundenwunsch realisieren.

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