Der mittelständische Familienbetrieb Brinkmann Technology aus Beckum ist auf die Herstellung von Fördertechnik spezialisiert. In den geschlossenen Fördersystemen werden beispielsweise für die Lebensmittelindustrie Produkte wie Kaffee und Zucker transportiert. Viele dieser Systeme sind kundenindividuelle Sonderanfertigungen. Demnach sind viele Bauteile nicht als Katalogware erhältlich, darunter produktberührende Kunststoffteile. Die individuelle Fertigung dieser Komponenten im Spritzguss ist teuer, da für jede Abmessung eigene Werkzeuge benötigt werden. Insbesondere bei kleineren Anlagen mit kurzen Förderstrecken und entsprechend geringeren Stückzahlen, schnellen so die Stückkosten in die Höhe. Daher hat sich Brinkmann entschieden, in 31 3D-Drucker zu investieren, die für zwei Projekte insgesamt 5.000 Kunststoffteile fertigten.
Industrietaugliche Fertigteile selber machen
Mit dieser Strategie ist Brinkmann Technology keine Ausnahme. „Immer mehr Unternehmen kaufen eigene 3D-Drucker, um Sonderbauteile und Verschleißteile kurzerhand selbst herzustellen, darunter viele Zahnräder, Gleitlager und Führungen“, sagt Jonas Burk, Leiter Additive Fertigung bei Igus. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Unternehmen genießen Designfreiheit, bei der sie nicht mehr durch die Drei- oder Fünf-Achs-Bearbeitung von CNC-Maschinen limitiert sind. Zudem sparen sie Zeit und Kosten, da für die Fertigung keine zusätzlichen Werkzeuge wie Spritzgussformen notwendig sind. Solche Projekte stehen und fallen allerdings mit der Auswahl des Druckmaterials. „Viele herkömmliche Kunststoffe sind für den 3D-Druck von Industriebauteilen schlichtweg nicht geeignet. Gerade wenn sich die Bauteile in Maschinen, Anlagen oder Fahrzeugen bewegen, verschleißen sie zu schnell“, weiß Burk.
Um den industriellen Anwendungsbereich des 3D-Drucks zu vergrößern, entwickelt Igus eigene industrietaugliche Druckmaterialien, die tribologisch optimiert sind. „Unsere Filamente, Pulver und Kunstharze sind auf dem Markt die einzigen Druckmaterialien, die gezielt Reibung und Verschleiß entgegenwirken“, so Burk. Zum Einsatz kommen sie deshalb in zahlreichen Branchen, wo sich 3D-gedruckte Bauteile bewegen und besonders langlebig sein müssen, um Ausfallzeiten zu reduzieren und Anwendungen wartungsfrei zu machen, von der Medizintechnik, über den Fahrzeugbau bis hin zum Maschinenbau. „Der 3D-Druck in Industrieunternehmen boomt. Das merken wir auch an unserem Materialverkauf, der in den letzten zwei Jahren um rund 200 Prozent angestiegen ist“, erklärt Burk. Warum Unternehmen mit Connected Engineering schneller, sicherer und wettbewerbsfähiger werden ‣ weiterlesen
Von Insellösungen zum vernetzten Engineering-Ökosystem
Material für alle gängigen Verfahren
Mittlerweile stellt Igus für alle gängigen 3D-Druck-Verfahren Druckmaterialien her: Für das Fused-Deposition-Modelling (FDM), bei dem Drucker ein thermoplastisches Filament erhitzt und schichtweise extrudiert, das Selektive Lasersintern (SLS), bei dem ein Laser Kunststoffpulver schichtweise verschmilzt, und das Digital Light Processing (DLP), bei dem die Drucker ein flüssiges Kunstharz (Resin) schichtweise mit UV-Licht aushärten.
Die Basisrezeptur für diese Materialien ist stets ähnlich: Basispolymere sorgen für Verschleißfestigkeit, Fasern und Füllstoffe für Resistenz gegen hohe Kräfte und Kantenbelastungen und mikroskopisch kleine Festschmierstoffe für einen reibungsarmen Trockenlauf ohne externe Schmiermittel – eines der wichtigsten Markenkennzeichen von Igus, das sich durch das gesamte Produktsortiment an Gleitlagern zieht, für die das Unternehmen seit über 60 Jahren weltweit bekannt ist. Diese selbstschmierenden Eigenschaften machen die Druckmaterialien ideal für die Fertigung von Zahnrädern oder Gleitelementen in nahezu allen Industriebereichen.
Die Hochleistungskunststoffe haben laut Burk im Vergleich zu Standarddruckmaterialien fast immer die Nase vorn: „Unsere SLS-Materialien erreichen eine bis zu 30-fach höhere Lebensdauer als Standardmaterialien, die FDM-Produkte eine bis zu 50-fach höhere Lebensdauer und die DLP-Lösungen sogar eine um bis zu 60-fache.“ Zur Rezeptur hinzufügen lassen sich zudem Additive, die den Druckmaterialien zusätzliche Eigenschaften wie beispielsweise hohe Temperaturbeständigkeit oder elektrische Leitfähigkeit verleihen.
Alternative zum klassischen Polyoxymethylen
Zwar ist Polyoxymethylen (POM), ein hochkristalliner Kunststoff mit guter mechanischer Festigkeit und Dimensionsstabilität, seit Jahrzehnten ein Standard für verschleißfeste und mechanisch belastbare Bauteile, doch neigt das Material in Bewegung mit Reibung zu vergleichsweise schnellem Verschleiß. Die Verschleißfestigkeit der Druckmaterialien prüft Igus im hauseigenen, 5.500m² großen Testlabor in Köln. Dort rotieren z.B. Kunststoffzahnräder auf einem Gegenrad aus Stahl und die Prüfingenieure messen dabei die Lebensdauer in Stunden bis zum Zahnfußbruch. Dabei erreichte ein Zahnrad, CNC-gefertigt aus POM-C, 20h, ein SLS-gedrucktes Exemplar aus PA12 lediglich knapp 2h und ein Zahnrad aus dem SLS-Material Iglidur i230 überstand den Versuch 166h.
