Präzision und beste Gleiteigenschaften: Passgenaue Vorrichtung für eine Profilsäge

• Was wurde benötigt: Vorrichtung für eine Profilsäge
• Herstellungsverfahren: Filamentextrusion (FDM) & selektives Lasersintern (SLS)
• Anforderungen: Passgenauigkeit, gute Gleiteigenschaften, Abriebfestigkeit
• Material: iglidur i190 & iglidur i3
• Branche: Werkzeugmaschinen
• Erfolg durch die Zusammenarbeit: genaueres Zusägen der Schienen möglich

Die Anwendung auf einen Blick:
Damit der Zuschnitt von igus drylin Schienen immer einen exakt gleichen Abstand zur ersten bzw. letzten Bohrung hat, haben die Ingenieur:innen von drylin eine Vorrichtung konstruiert, der die Schienen im rechten Winkel zur Arbeitsfläche der Profilsäge hält. Ohne diese Vorrichtung würden sie schräg auf der Arbeitsfläche aufliegen, wodurch ein wiederholgenaues Zuschneiden der Schienen erschwert wird. Mit einer ersten Vorrichtung aus Aluminium sind schnell Kratzer an den Schienen entstanden. Für eine Testphase, um ein geeignetes Material zu finden, wurden zwei unterschiedlich lange Vorrichtungen aus iglidur i190 und iglidur i3 gefertigt. Erste Tests sprechen für sich: Durch die tribologischen Eigenschaften der iglidur Materialien entstehen keine Kratzer mehr an den Schienen und ein nahezu identisches Zuschneiden ist jetzt möglich.

Mit einer Profilsäge, die unter anderem bei Großaufträgen zum Einsatz kommt, werden Linearschienen aus dem igus drylin-Sortiment je nach Kundenwunsch zugeschnitten. Dabei wird beim Einspannen der Schiene ein Pin in die erste Bohrung eingesteckt, damit der Abstand zwischen Bohrung und Ende der Schiene definiert werden kann. Dies ist wichtig, um eine passgenaue Montage der Schiene in der Kundenanwendung zu gewährleisten. Allerdings war das bisher nicht immer exakt, da die Schiene schräg auf der Arbeitsfläche auflag und so der konische Pin nicht im richtigen Winkel in die Bohrung eingeführt werden konnte. Es musste also eine passgenaue Vorrichtung her, die die Schiene im rechten Winkel zur Profilsäge hält und somit ein korrektes Einrasten des Pins in die Bohrung garantiert. Zudem sollte das Material der Vorrichtung gute Gleiteigenschaften haben, um keine Schäden, wie Kratzer, an den Schienen zu verursachen. Weiterhin war eine hohe Verschleißfestigkeit der Vorrichtung wichtig, da sie im täglichen Einsatz einer hohen Beanspruchung ausgesetzt ist.

Eine erste Vorrichtung aus Aluminium sorgte für Kratzer auf den Schienen. Eine alternative Lösung fand sich schnell im 3D-Druck-Service von igus. Innerhalb kürzester Zeit waren ein langer und eine kurze Vorrichtung für die Sägezelle konstruiert. Das größere Teil konnte schnell im Filamentextrusionsverfahren aus iglidur i190 gefertigt werden, wohingegen das kleinere Teil einfacher im selektiven Lasersintern aus iglidur i3 geplant und gedruckt werden konnte. Beide tribologisch optimierten Materialien konnten dabei die Anforderungen erfüllen. Es gibt keine Kratzer mehr auf den Schienen und die Passgenauigkeit sorgt für bessere Stabilität und eine erhöhte Genauigkeit beim Sägen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsverfahren, wie Fräsen oder Erodieren, bei denen Material abgetragen wird, besteht das Prinzip der additiven Fertigung - wie der Name bereits vermuten lässt - aus der schichtweisen Zugabe von Material. Deswegen ist dieses Verfahren besonders gut geeignet für komplexe Geometrien, aber auch für kundenindividuelle Bauteile, die keinen gängigen Maßen entsprechen. Zwar sind individualisierte Maße bei herkömmlichen Verfahren grundsätzlich möglich, jedoch mit hohen Preisen verbunden. Im 3D-Druck lassen sich diese Teile bzw. Änderungen problemlos umsetzen. Hier hätte eine gefräste Vorrichtung mindestens 100 € gekostet, das einzelne Bauteil aus iglidur i3 kostete 85 €. Für die Konfiguration individueller Bauteile bietet sich der igus online CAD-Konfigurator an. Hier können vorgefertigte CAD-Modelle je nach Anforderung konfiguriert und nach wenigen Klicks überprüft werden, ob das Bauteil im 3D-Druck-Service umsetzbar ist.

Mit mehr als zehn unterschiedlichen Materialien und für verschiedene additive Fertigungsverfahren bietet igus eine große Auswahl für alle möglichen Anwendungen. Vor allem in der Testphase kann dies zum Vorteil werden: Die schnelle und kostengünstige Herstellung von Prototypen helfen bei der Entscheidung, welches Material am besten geeignet für die Anwendung ist. Denn jedes Material hat andere Vorteile für unterschiedliche Kundenanwendungen. In diesem Fall wurden zwei unterschiedlich lange Bauteile gefertigt: Der lange Einsatz entstand im Filamentextrusionsverfahren (FDM) aus iglidur i190, weil dieser schneller auf dem FDM-Drucker produzierbar war. Der kurze Anschlag wurde in der SLS-Anlage aus iglidur i3 gefertigt, da dieser dort einfacher einzuplanen war. Alle iglidur Werkstoffe sind tribologisch optimierte Materialien – sogenannte Hochleistungspolymere. Sie sind mit Festschmierstoffen angereichert und brauchen somit keine externe Schmierung. Das Druckfilament iglidur i190 hat eine hohe Verschleißfestigkeit und exzellente mechanische Eigenschaften (Festigkeit, Zähigkeit, Schichthaftung). Es ist auf handelsüblichen 3D-Druckern verarbeitbar und die Abriebfestigkeit ist bis zu Faktor 50 besser als bei ABS. Bei iglidur i3 handelt es sich um SLS Pulver und hat, wie iglidur i190, eine hohe Verschleißfestigkeit und höchste Festigkeit. iglidur i3 eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen eine hohe Detailgenauigkeit gefordert ist, z.B. für jegliche Art von Zahnrädern.

Seit Ende 2019 besteht eine Materialpartnerschaft zwischen dem führenden und weltweit bekannten Hersteller von 3D-Druckern im Prosumenten-Bereich Ultimaker und der igus SE & Co. KG. Konkret bedeutet das, dass im Marketplace der Slicing Software „Cura“, die eigens für 3D-Drucker von Ultimaker entwickelt wurde, von igus optimierte Profile für die tribofilamente zur Verfügung stehen (darunter auch das neue Filament iglidur i190). Der große Vorteil ist, dass die Materialeigenschaften für den Druck vom Programm direkt mitberücksichtigt werden und somit eine erste Testphase für das Zusammenspiel von 3D-Drucker und Filament entfällt. Material, aber auch Zeit und Kosten können dadurch bei jedem Druckvorgang gespart werden. Somit können sich Kundinnen und Kunden von Ultimaker kleine und große Verschleißteile selber ausdrucken und profitieren von dieser einzigartigen Kooperation.