3D-Druck minimiert Werkzeugkosten

Mit der additiven Fertigung und neuartigen Hochleistungskunststoffen haben sich zwei moderne Technologien zusammengefunden, die sich sehr gut ergänzen. Kombiniert garantieren sie eine hohe Freiheit in der Konstruktion bei gleichzeitiger Verschleißfestigkeit der verwendeten Bauteile. Um das zu erreichen, erforscht und entwickelt Igus neue 3D-Druck-Werkstoffe für Anwendungen in Bewegung. Das Angebot des Unternehmens hat sich seit der Vorstellung des ersten Tribo-Filamentes auf der Hannover Messe 2014 kontinuierlich erweitert.

Mit den inzwischen sechs Tribo-Filamenten im Programm können nicht nur Gleitlager oder komplexere Baumformen hergestellt, sondern auch direkt in industriellen Anwendungen betrieben werden. Darüber hinaus hat das Unternehmen Ende des letzten Jahres das erste Tribo-SLS-Pulver für das selektive Lasersintern vorgestellt. „Das Lasersintern ist im 3D-Druck bekannt für eine viel höhere Präzision im Vergleich zum FDM-Verfahren“, erklärt Tom Krause, verantwortlicher Produktmanager bei Igus. „Ein weiterer Vorteil unseres neuen Werkstoffs ist außerdem, dass die Bauteile durch den Druck im SLS-Verfahren eine viel höhere Festigkeit erreichen.“ Beim Lasersintern sind keine Stützstrukturen nötig, da das lose Pulver, das vom eingesetzten Laser nicht aufgeschmolzen wird, als Stützmaterial fungiert. So sind an den Bauteilen weniger Nacharbeiten nötig, die gefertigten Teile können direkt eingesetzt werden.

Dass die gedruckten Teile längst über das Stadium von reinen Prototypen-Anwendungen hinaus sind, zeigen ausführliche Testreihen im 2750 qm großen Testlabor. Dort traten Tribo-Filamente aus dem iglidur Werkstoff J260 gegen herkömmliche 3D-Druck-Filamente (ABS) sowie Spritzgussteile aus dem gleichen Werkstoff an. Intensiv wurden über mehrere Monate lineare und rotierende Testläufe sowohl auf Wellen aus gehärtetem, geschliffenem Stahl sowie Edelstahl im hauseigenen Testlabor gefahren und ausgewertet. Da die additive Fertigung mit schmier- und wartungsfreien Hochleistungskunststoffen noch ein vergleichsweise junges Feld ist, sahen sich die Materialexperten einem ergebnisoffenen Experiment gegenüber. Das Ergebnis überraschte. Es zeigte sich, dass die Verschleißfestigkeit der aus dem Tribo-Filament gedruckten Gleitlager im rotierenden wie auch linearen Versuch vergleichbar mit den klassischen Spritzgusskomponenten war, und das sogar auf beiden Wellen. Damit stehen die gedruckten Komponenten den gespritzten Komponenten in puncto Verschleißfestigkeit kaum nach.

Zugleich wurde in den Tests erneut deutlich, dass die Reibwerte des Tribo-Filamentes gerade im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druck-Materialien besonders niedrig sind. So kam es bei dem Versuchsaufbau ABS gegen Tribo-Filament im rotierenden Test auf der Edelstahlwelle sogar zum Totalausfall des ABS-Teils, während die Reibverluste beim Tribo-Filament immer noch niedrig waren. Mit diesen realen Versuchen konnten die Tester erneut demonstrieren, wie Motion Plastics ihre Stärken in der Bewegung ausspielen, auch im 3D-Druck. So ist es möglich, dass gedruckte Teile wie Gleitlager oder Schneckenräder direkt eingebaut und industriell genutzt werden können.