Jeder Arbeitsschritt des automatischen Drehens erfordert eine kundenspezifische Haltevorrichtung, die mithilfe von Wagen auf dem Förderband befestigt werden. (Bildquelle: alle Formlabs)

Jeder Arbeitsschritt des automatischen Drehens erfordert eine kundenspezifische Haltevorrichtung, die mithilfe von Wagen auf dem Förderband befestigt werden. (Bildquelle: alle Formlabs)

Pankl Racing Systems ist auf die Entwicklung und Fertigung von Motor- und Antriebsstrangkomponenten für Rennwagen, Hochleistungsfahrzeuge sowie die Luftfahrtindustrie spezialisiert. Das Unternehmen eröffnete kürzlich eine moderne 36-Millionen-Euro-Produktionsstätte in Kapfenberg, Österreich, und fertigt dort unter anderem Getriebe-Baugruppen für einen bekannten Motorrad-Hersteller. Diese Produktion ist aufwändig. So durchlaufen die Bauteile aus geschmiedetem Stahl zum Beispiel mehrere Phasen maschineller Bearbeitung in automatisierten Drehbänken. Für jede dieser Phasen und für jeden Zahnradtyp werden kundenspezifische Haltevorrichtungen benötigt, die normalerweise aus Metall gefertigt werden. Das Projekt umfasste die Herstellung von Getrieben für mehrere Motorradmodelle.

Das Projektteam von Pankl fing mit der Planung des Fertigungsprozesses für die verschiedenen Teile an. Anschließend informierten die Teammitglieder sich über Zulieferer, bestellten die erforderliche Ausrüstung und begannen schließlich damit, alle Werkzeuge, Vorrichtungen und Befestigungen zu entwerfen und zu bestellen. In der Zwischenzeit erhöhte aber der Motorradhersteller sein Auftragsvolumen um ein Vielfaches. Das Unternehmen musste nun mehr als ein Dutzend verschiedener Getriebemodelle mit jeweils etwa zehn Gängen produzieren. Dabei umfassen die Arbeiten in drei automatisierten Drehmaschinen jeweils zwei Arbeitsschritte. Das bedeutete, dass Pankl mehr als 1.000 einzelne Haltevorrichtungen benötigte.

Die fertigen Teile werden manuell entnommen und von Metallspänen gereinigt.

Die fertigen Teile werden manuell entnommen und von Metallspänen gereinigt.

Aufgrund des gestiegenen Auftragsvolumens hätte das Team für Verfahrenstechnik um Christian Joebstl erhebliche Verzögerungen in Kauf nehmen müssen, wenn sie sich für den herkömmlichen Weg entschieden und die Herstellung dieser Vorrichtungen an einen Zulieferer abgegeben hätten. „Durch die Abgabe an traditionelle Lösungsanbieter für Bearbeitung hätten wir sechs weitere Wochen mit dem Produktionsbeginn warten müssen“, präzisiert Joebstl. Vor allem wegen des enormen Zeitdrucks und erst in zweiter Linie aus Kostengründen entschied man sich dafür, die Haltevorrichtungen im eigenen Hause mittels 3D-Druck herzustellen. Dabei setzt Prantl drei Form 2 Stereolithografie (SLA) Drucker von Formlabs, Berlin, ein. Das heißt, die Vorrichtungen werden nicht aus Metall, sondern aus belastbarem Kunstharz gefertigt.

Erhebliche Zeit- und Kostenersparnis durch SLA

Die Haltevorrichtungen werden chargenweise unter Einsatz von belastbarem Kunstharz im 3D-Druckverfahren (SLA) gefertigt.

Die Haltevorrichtungen werden chargenweise unter Einsatz von belastbarem Kunstharz im 3D-Druckverfahren (SLA) gefertigt.

3D-Druck vereinfacht auch den Designprozess, da es dem Anwender den konstruktionstechnischen Freiraum zur Herstellung von Haltevorrichtungen in allen Formen verleiht. Beim konventionellen CNC-Fräsen oder Drehen sind die Ingenieure dadurch eingeschränkt, dass sie Teile für die Zerspanung entwickeln müssen, wobei jede zusätzliche Krümmung, Bohrung oder Fase den Prozess komplexer macht. Joebstl und sein Team sind nun in der Lage, eine einzelne Haltevorrichtung in 5 bis 9,5 Stunden zu drucken. Bei dem Einsatz aller drei 3D-Drucker können so rund 40 Haltevorrichtungen innerhalb einer Woche gefertigt werden. Eine einzige gefräste Haltevorrichtung kostet etwa 40 bis 50 EUR, wobei komplexere Teile bis zu 300 EUR kosten können. Durch den 3D-Druck lassen sich diese Kosten auf 8,5 bis 25 EUR reduzieren. Berücksichtigt man zudem die erheblich verringerten Festkosten in Bezug auf Design, Erwerb und Lagerung, resultiert eine Gesamtkosten-Reduktion von mehr als 90 Prozent. Über die gesamte Projektdauer spart das Unternehmen durch den 3D-Druck mehr als 150.000 EUR an Produktionskosten ein.

Verfahrenstechniker Christian Joebstl setzt insgesamt drei 3D-Drucker für die Fertigung der Haltevorrichtungen ein.

Verfahrenstechniker Christian Joebstl setzt insgesamt drei 3D-Drucker für die Fertigung der Haltevorrichtungen ein.

Zudem genügen die im 3D-Druck hergestellten Teile den hohen Anforderungen der Fertigungsumgebung. “In der Vergangenheit hatten wir große Probleme, da das Kühlmittel der Drehbänke sehr aggressiv gegenüber Kunststoffteilen ist und diese nach einer Weile brüchig macht. Im 3D-Druck mit belastbarem Kunstharz hergestellte Teile sind jedoch gegenüber unserem Kühlmittel beständig“, erklärt Joebstl. „Darüber hinaus sind sie stark genug, um der Wechselbelastung standzuhalten, die diese Bauteile aushalten müssen.“ Mit Toleranzen von ± 0,1 mm in Bezug auf Öffnungen und Längen genügen die 3D-gedruckten Haltevorrichtungen zudem allen prozesstechnischen Anforderungen.

Kontakt

Formlabs, Berlin

vertrieb@formlabs.com formlabs.com/de

Pankl Racing Systems, Kapfenberg, Österreich

office@pankl.com