Funktionales Anschlusselement für Energieketten direkt aus dem 3D-Drucker

• Was wurde benötigt: Anschlusselemente und Mitnehmer für die Energieketten im igus Großraum-3D-Drucker
• Herstellungsverfahren: Filamentextrusion (FDM)
• Anforderungen: Ähnlichkeit zum Energieketten-Material, Zug- und Biegekräften ausgesetzt
• Material: igumid P190
• Branche: 3D-Druckerbau
• Erfolg durch die Zusammenarbeit: funktionale Einzelstücke konnten binnen weniger Stunden hergestellt werden, der 3D-Drucker kann durch die Sonderstücke kompakter und günstiger gestaltet werden

Die Anwendung auf einen Blick

Im igus eigenen Großraum-3D-Drucker sind Energieketten verbaut, die die Leitungen kabelbruchsicher führen sollen. Diese Leitungen verbinden die Druckköpfe mit der Steuerung und verknüpfen so Temperatursensoren, Heizelemente und Schrittmotoren. Die Ketten sind an einem Ende mit dem Schlitten fest verbunden und mit dem anderen Ende werden sie mit dem Druckkopf hin- und hergeführt. Zur Montage wurden individuelle Bauteile benötigt, an denen die Energiekette befestigt und angeschlossen werden können. Die Ingenieure des 3D-Druck Teams ließen es sich nicht nehmen, diese individuellen Einzelstücke im Filamentextrusionsverfahren (FDM) aus dem faserverstärkten Filament igumid P190 zu fertigen. Das FDM-Verfahren ermöglichte einen Druck der Einzelteile innerhalb von wenigen Stunden, die vom 3D-Drucker kommend direkt am Großraum-3D-Drucker ausgetestet werden konnten.

Um die Leitungen für Temperatursensoren, Heizelemente und Schrittmotoren für die Druckköpfe des Großraum-3D-Druckers sicher führen zu können, während dieser druckt, wurden zwei individuelle Anschlusselemente für die Energiekette benötigt. Diese sollten von den Materialeigenschaften ähnlich zu denen der Energieketten aus dem Spritzguss sein und eventuellen Zug- und Biegebelastungen gut standhalten können. An anderer Stelle wurden maßgefertigte Mitnehmer benötigt, um die Energieketten an den beweglichen Komponenten des Druckers zu montieren. Die benötigten Anschlusselemente und Mitnehmer entsprachen keinen Standardmaßen und mussten gesondert gefertigt werden.

Die naheliegendste und schnellste Lösung war der 3D-Druck der Teile mit dem igus Filament igumid P190. Als Alternative wären Blechbiegeteile in Frage gekommen, die 3D-gedruckten Teile konnten jedoch durch ihr leichtes Gewicht, schnelle Verfügbarkeit und die flexible Umsetzung im Druck überzeugen. Somit konnten passgenaue Sonderelemente gedruckt werden, die innerhalb von wenigen Stunden vom 3D-Drucker aus direkt an die Enden der Energieketten angebracht werden konnten. Die individuellen Lösungen haben hier den großen Vorteil, dass die Energieketten platzsparender eingebaut werden können. Das igus Filament igumid P190 besticht durch seine Ähnlichkeit zum Material der Energieketten aus dem Spritzguss, sowie seiner hohen Festigkeit durch die Kohlefaserverstärkung.

Leichtbau und Geometriefreiheit mit 3D-Druck einfach realisierbar

Mit der additiven Fertigung ist ein ressourcenschonendes, werkzeugloses Verfahren für die Industrie auf den Markt gekommen, das neue Möglichkeiten für die Produktion individueller Bauteile bereithält. Die schichtweise Zugabe vom Werkstoff über – wie in diesem Anwendungsbeispiel – eine Düse, die völlig frei in zwei orthogonalen Achsen bewegt werden kann, eröffnet das Spielfeld für geometrisch gewagtere und kompliziertere Strukturen, als es ohne erheblichen Kostenaufwand, z.B. im Spritzguss oder beim Fräsen, möglich wären. Ohne größeren Aufwand sind individuelle Geometrien, Leichtbaustrukturen und ein hoher Grad der Funktionsintegration möglich.

Multimaterialdruck mit igumid P190 & iglidur i190

Bei 4K handelt es sich im 3D-Druck nicht um die Auflösung, sondern um die Anzahl der Kunststoffe, die für ein Bauteil bei einem Druckvorgang verarbeitet werden können. Bei igus ist eine Verarbeitung von bis zu 4 Kunststoffen für ein 3D-gedrucktes Bauteil möglich. Selbstverständlich hat jeder einzelne Kunststoff eine besondere Funktion. So wurden die Filamente igumid P150 und igumid P190 entwickelt, um als besonders steife und feste Partnermateriale für die tribologisch optimierten iglidur Filamente i150 und i190 zu fungieren und besonders vielseitige Verschleißteile zu fertigen. Das Filament igumid P190 hat eine doppelt so hohe Festigkeit wie iglidur i190 was bei einer Kombination der beiden Materialien im Multimaterialdruck zu einer exzellenten Lebensdauer der Bauteile führt. Es ist für Leichtbauteile geeignet, da die Kohlefaserverstärkung bereits bei geringem Materialeinsatz höchste Festigkeit und Steifigkeit garantiert.