Schneller und effizienter – Gussteile mit neuen Verfahren fertigen
Die Knowhow Wilhelms GmbH kombiniert den 3D-Druck mit dem Lichtbogenschweißen. So profitiert sie von den Vorteilen des Druckverfahrens und erreicht gleichzeitig eine Aufbaurate von 600 Kubikzentimeter pro Stunde.
Im Leichtbau hat sich der 3D-Druck bereits bewährt. Jetzt spielt die Technologie ihre Vorteile auch bei der Fertigung von Gussteilen aus. Dafür sorgen neue Verfahren, die die Knowhow Wilhelms GmbH anwendet und für die das Unternehmen mit dem Brandenburger Innovationspreis Metall 2019 ausgezeichnet wurde.
Bei der Herstellung und Reparatur von Gussteilen gibt es immer wieder besonders anspruchsvolle Aufgaben, die herkömmliche Verfahren an ihre Grenzen bringen. Wer etwa Komponenten mit Kühlkanälen oder anderen Hohlräumen herstellen oder komplexe Teile reparieren muss, war bisher darauf angewiesen, aufwändig mit der Hand zu schweißen. Kleinere Teile wurden üblicherweise aus dem Vollen gefräst, das überschüssige Material musste anschließend abgetrennt werden.
Bereits die etablierten 3D-Druckverfahren umschiffen einen Teil dieser Probleme: Komplexe und kleine Gussteile können mit ihrer Hilfe rohstoffschonend gedruckt werden, bei Teilen, die repariert werden müssen, bringen 3D-Drucker das fehlende Metall direkt auf. Allerdings stand diesen Vorteilen bisher ein fundamentaler Nachteil gegenüber: die Aufbaurate ist bei konventionellen Techniken wie dem selektiven Laserschmelzen (SLM) gering, was die Produktionszeit stark verlängert.
An diesem Grundproblem setzt eine der Innovationen an, die Knowhow Wilhelms nutzt: Das Unternehmen kombiniert den 3D-Druck mit dem Lichtbogenschweißen. So profitiert es von
den Vorteilen des Druckverfahrens und erreicht gleichzeitig eine Aufbaurate von 600 Kubikzentimeter pro Stunde. Dieser Wert liegt um etwa Faktor drei höher als beim konventionellen, selektiven Laserschmelzen.
Komplexe Teile, deren manuelle Produktion in einigen Fällen sehr aufwändig und damit teuer wäre, können so effizient hergestellt werden. Die neue Technologie ermöglicht es den Mitarbeitern von Knowhow Wilhelms auch, Gussteile schneller zu reparieren: Roboter tragen das fehlende Metall auf, die Tätigkeit der Mitarbeiter beschränkt sich darauf, die Komponenten anschließend zu bearbeiten.
Das Unternehmen aus Königs Wusterhausen entwickelte seine Anlagen für den 3D-Druck selbstständig, indem es Roboter für das Lichtbogenschweißverfahren umprogrammierte.
Eine weitere Innovation der Knowhow Wilhelms GmbH betrifft das Sandfräsen für Großgussteile. Die Herstellung einzelner Großgussteile ist gewöhnlich zeit- und materialintensiv: Zunächst wird ein physisches Modell erstellt und abgeformt. Anschließend wird das Metall in die Form gegossen. Dieser Prozess – von der Erstellung des Modells bis zum Guss – dauert bis zu fünf Wochen. Das Modell wird nach der Abformung nicht weiterverwendet und muss entsorgt werden. Der 3D-Metalldruck kann seine Stärken hier nicht ausspielen: Der Produktionsprozess würde zu lange dauern und eine zusätzliche manuelle Nachbearbeitung erfordern.
Das neue Verfahren der Knowhow Wilhelms GmbH für Großgussteile verringert dagegen nicht nur den Zeitaufwand, sondern auch den Materialbedarf: Es wird kein physisches, sondern ein digitales Modell des Gussteils erstellt. Ein Roboter fräst das Modell in den Sand, worin das Metall gegossen wird. So wird der Zeitaufwand um rund vier Wochen reduziert und zusätzlich Material für die Erstellung des Modells eingespart.