3D-Metalldruck
Anwendung des additiven Fertigungsverfahrens
(3D-Metalldruck) bei der Werkzeugfertigung
für die Fahrzeugproduktion
Der Formenbau PSW-F hat ein Kompetenzzentrum für den 3D-Metalldruck eingerichtet. Dieses Kompetenzzentrum bringt Mitarbeiter zusammen, die das erforderliche Know-how im Bereich 3D-Metalldruck besitzen und für den Metalldruck in ihren Fachabteilungen verantwortlich sind.
Ein mit dem Pulverbettfusion- Verfahren (PBF – Powder Bed Fusion) gefertigtes Teil wird Schicht für Schicht aus Metallpulver aufgebaut. Dünne Pulverschichten werden dabei auf eine Aufbauplattform aufgetragen und durch Laserschmelzen verbunden. Der Prozess wiederholt sich so lange, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist.
Das PBF-Verfahren wird zum Beispiel verwendet, wenn Teile mit sehr komplizierter Form der Kühlkanäle gefertigt werden, die mit traditionellen Methoden nicht herstellbar sind. Auch für die Herstellung von Prototypenteilen für Entwicklungszwecke eignet sich diese Methode sehr gut.
Einer der größten Vorteile des 3D-Metalldrucks ist die Möglichkeit, komplizierte Löcher mit rechtwinkeligem oder spiralförmigem Verlauf herzustellen. Dies ist sehr nutzbar bei der Herstellung von Formbereichen mit der konturnahen Kühlung, die eine gleichmäßige Abkühlung der Alu-Gussteile in der Form ermöglicht, den Abkühlungsprozess im Wesentlichen verbessert und zur Reduzierung der Abkühlungszeiten beiträgt, was Produktivität in den metallurgischen Produktionsbereichen im positiven Sinne beeinflusst.
Möchten Sie Ihr Projekt 3D drucken lassen? Über Webformular unter diesem Link können Sie sich mit der Abteilung PSW-F in Verbindung setzen.
Ein Beispiel von einem bereits erfolgreich realisierten Projekt ist der 3D-Druck eines Scheinwerferhalter-Prototyps, den der Kunde in kurzer Zeit benötigte. Die Kollegen aus PSW-F haben auf die Anfrage schnell reagiert, und der Kunde erhielt zwei PBF-gefertigte Teile innerhalb von sieben Tagen nach Absenden des Formulars.
Ein weiteres Beispiel für das 3D-gedruckte Teil ist der Prototyp des Getriebegehäuses aus Alu-Legierung, der für das Testen der Lager-Anordnung verwendet wurde.Die Herstellung von Serienwerkzeugen mit dem 3D-Metalldruck ist immer noch teurer als die derzeit verwendeten Technologien. Der Metalldruck kann jedoch ein Projekt erheblich voranbringen, da es möglich ist, Werkzeuge herzustellen, die mit herkömmlichen Methoden nicht herstellbar sind, und dadurch im Endeffekt die Gesamtkosten der Hauptproduktion zu reduzieren. Diese Methode wird von Škoda Auto in Zusammenarbeit mit anderen Konzernmarken und Hochschulen eingesetzt und weiter entwickelt.
Ein weiterer Tätigkeitsbereich PSW-F, der in einem engen Zusammenhang mit dieser Technologie steht, sind die Bildungsveranstaltungen.
Sie dienen zur Erweiterung des Horizonts auf dem Gebiet der additiven Fertigung und zum internen Wissenstransfer im Rahmen von Škoda Auto a.s.
Hierfür nehmen unsere Kollegen regelmäßig an Konzernforen zum Thema 3D Druck in Wolfsburg und Ingolstadt teil.
Die Erkenntnisse und Ergebnisse aus dem Fachbereich generatives Fertigungsverfahren werden an Fachkonferenzen und internen Workshops präsentiert mit dem Ziel, das Wissen von dieser modernen Technologie zu verbreiten.
Výroba části formy pro odlévání bloku motoru aditivní metodou
Das Prinzip des PBF-Verfahrens zeigt das Video. Feines Stahlpulver mit Durchmesser 20 μm-80 μm wird in 50 μm dicken Schichten aufgetragen und entsprechend dem Software-Programm zur gewünschten Form mit 400W-Laser buchstäblich „gesintert“.
Man könnte es mit einer Bearbeitungsmaschine vergleichen, aber in diesem Fall ist das Bearbeitungswerkzeug nicht ein Messer, sondern ein Laserstrahl. Der Prozess wird unter Schutzatmosphäre durchgeführt. Die Technologie kann eine Vielzahl von Metallpulvern verarbeiten. Die Bauzeit hängt von der Größe der herzustellenden Teile ab und dauert in der Regel einige Tage.
Und wie sieht es mit der Präzision aus, die für den Werkzeugbau so entscheidend ist?
Während die Präzision der 3D-gedruckten Teile für andere Fachbereiche akzeptabel ist, reicht sie für die extremen Präzisionsanforderungen des Werkzeugbaus nicht aus. Deshalb werden alle Teile mit einem Bearbeitungsaufmaß ausgedruckt und danach noch final bearbeitet. Die Ergebnisse sind jedoch zunehmend positiv.
Eine weitere 3D-Druck-Methode ist die Technologie der direkten Energieabscheidung (DED) oder auch Laserauftragsschweißen genannt. Dieses Verfahren verwendet ein Laserstrahl zum Schmelzen des Materials. Das Material wird durch Gasstrom, der das Metallpulver mit sich führt, an den Schmelzpunkt gebracht, wo es mithilfe eines Laserstrahls geschmolzen und zu der gewünschten Struktur aufgebaut wird.
Das DED-Verfahren setzen wir bei den Reparaturen der Druckgussformen für Motorblock und der Schmiedewerkzeuge ein. In der Maschine LaserTec125Hybrid kann ein beschädigtes Werkzeug in drei Schritten mit einer Aufspannung repariert werden. Der beschädigte Bereich wird abgefräst, prozessgesteuert geschweißt und schließlich auf das Fertigmaß bearbeitet. Das macht den Reparaturprozess deutlich schneller und damit kostengünstiger.
In dem Video wird der Bearbeitungsprozess in der Hybridmaschine LaserTec an der Reparatur eines Teils einer Aluminium-Druckgussform praktisch demonstriert.
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