MULTEC - Effiziente Bertriebsmittelherstellung

19.11.19

Der in Passau gegründete Fertigungsstandort der ZF Friedrichshafen wurde zunächst für die Herstellung von Traktortriebwerken gegründet und später erweitert um die Herstellung von Achsen und Getrieben für Baumaschinen sowie Gertriebe und Achsen für Busse. In der Räder-Fertigung entstehen in einer Serienfertigung Zahnräder für verschiedenste Getriebeanwendungen in unterschiedlichsten Losgrößen. Jedes Zahnrad muss dafür auf einen passenden Teileträger aufgesteckt werden, der während des Transports für einen sicheren Halt und eine genaue Platzierung auf der Transportpalette sorgt. Ebenso werden für jedes Zahnrad geeignete Greiferbacken für die Übergabe- und Haltesysteme benötigt. "Die Herstellung dieser Teile ist jetzt nicht wirklich kompliziert, aber trotzdem haben wir meist relativ hohe Durchlaufzeiten." weißt Martin Grill, Betriebsmittelkonstrukteur bei ZF.

Änderungen leicht gemacht

"Problematisch ist in diesem Zusammenhang, wenn sich herausstellt, dass ein Werkstückträgerdesign zwar funktioniert, aber für eine bestimmte Anwendung etwas abgeändert werden müsste. Das führt sehr schnell zu Planungsengpässen. Darum war uns wichtig nach einer Lösung zu suchen, die uns in diesem Bereich eine Vereinfachung bringt", so Grill weiter. Vor zwei Jahren begannen die Recherchen um den 3D-Druck in der Betriebmittelkonstruktion einzusetzen, worauf wenig später die Grundsatzentscheidung fiel, auf die FDM-Technologie zu setzen. "Eine unserer wesentlichen Vorgaben in der Auswahl war eine enstprechend große Baufläche, um möglichst mehrere Teile in einem Baujob herstellen zu können. Das grenzte die Anzahl der möglichen Anbieter schon von vornherein ein. Ein weiteres Kriterium war, dass wir auch Material mit einer entsprechenden Temperaturbeständigkeit verarbeiten können. Und schließlich war uns wichtig, dass wir ein System bekommen, das in der Druckvorbereitung einfach und im Betrieb zuverlässig arbeitet" , schildert Grill die Auswahlkriterien.

 
Bauraumgröße entscheidend

Nach einer eingehenden Evaluierung fiel die Wahl schließlich auf eine Multirap M500-Anlage von Multec. "Es freut uns sehr, dass wir schon im Auswahlprozess mit einigen Features punkten konnten, die unserer Meinung nach wesentlich zur Produktivität unserer Systeme beitragen. Ein bedeutender Mehrwert liegt sicher in unserem 4Move-Druckkopf, mit dem es möglich ist, bis zu vier Düsen zu beschicken. Diese können entweder unterschiedliche Düsendurchmesser, verschiedene Bautemperaturen oder auch unterschiedliche Materialien zur Verarbeitung bei schnellem und sauberem Düsenwechsel zur Verfügung stellen. Außerdem konnten wir die Mitarbeiter von ZF mit unserer Düsenvermessung überzeugen, die eine automatisierte Vermessung der Düse und des Druckbettes ermöglicht" , erklärt Manuel Tosché, Geschäftsführer von Multec. "Das waren neben dem großzügigen Bauraum von 480 x 380 x 350 mm schon sehr klare Vorteile der M500" , ergänzte Grill.

Die Multirap M500 ist eine FDM-Maschine, die auf Produktivität ausgelegt ist. Ausgestattet mit einer Siemens SIMATIC IPC377E-Bedienplattform bietet das System ein optionales Filamentmagazin für bis zu vier Spulen je 3 kg. Das Heizbett der Bauplattform ermöglicht eine Temperätur bis 100° C. Mit einer maximalen Düsentemperatur von 275° C sind auch Hochtemperaturwekstoffe verarbeitbar.

Scheinbar trivial

"Das Projekt mit ZF zeigt sehr gut, dass es oft scheinbar triviale Anwendungen sind, bei denen mithilfe der Additiven Fertigung ein konkreter Mehrwert erzielt werden kann. Es kommt ziemlich oft vor, dass potenzielle Kunden zwar zunächst im Bereich ihrer Kernprodukte schauen, ob die Additive Fertigung für sie infrage kommt, schlussendlich aber bei der Betriebsmittelbereitstellung den klaren Nutzen finden" , erklärt Tosché.

"Schon nach einer recht kurzen Einarbeitungszeit waren wir in der Lage, die ersten Teile herzustellen. In der Regel arbeiten wir mit einer 0,8 mm Düse und einer Schichtstärke von 0,25 mm. Das sind Werte, die uns beim zumeist verwendeten PLA-HT eine gute Schichtbindung zwischen den Ebenen ermöglicht und gleichzeitig aber eine schnelle Teileerstellung erlaubt. In Versuchen haben wir auch Grundkörper erstellt, in die ein Gewinde eingebracht wurde. Wir haben dabei das Kernloch gedruckt und dann das Gewinde hineingeschnitten. Bei so erstellten M8-Gewinden konnten wir problemlos ein Anzugsmoment von 20 Nm aufbringen. Dadurch sind wir auch in der Lage, additiv gefertigte Teile im Bereich der Greiferbacken herzustellen" , geht der Betriebsmittelkonstrukteur ins Detail. Mittlerweile verarbeiten die Betriebsmittelkonstrukteure von ZF monatlich über 6 kg Filament mit steigender Tendenz.

 
Konkreter Zusatznutzen

Am konkreten Beispiel der Werkstückträger jedoch lässt sich der Mehrwert für ZF am deutlichsten ablesen. Neben den wesentlichen kürzeren Durchlaufzeiten, die die Herstellung eines Werksstückträgers von vier bis sechs Wochen auf gerade einmal einen Tag verkürzt, was sich bei der Herstellung einer ganzen Serie durch gleichzeitiges Drucken mehrerer Träger noch um ein Vielfaches verbessert, sind noch zusätzliche Vorteile erkennbar. Die Herstellungskosten sinken durch den Einsatz der Additiven Fertigung signifikant. Außerdem werden die Werkstückträger durch das Einbringen von Wabenstrukturen in das Bauteil erheblich leichter. Das ürsprüngliche Gewicht des Stahlteils von etwa 2,8 kg konnte beim endgültig 3D-gedruckten Teil auf nur mehr 200 g gesenkt werden. Das einfache Umrüsten einer Linie, die geringere Belastung der Lager, Einsparungpotenziale beim Energieverbrauch und somit einen wesentlichen Mehrwert in der Öko-Bilanz sind weitere Verbesserungen und bringen abschließend den Zusatznutzen auf den Punkt.
(Auszug aus dem x-technik Bericht der Ausgabe Fertigungstechnik 5 | Oktober 2019)

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