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3D-Druck als maßgeblicher Technologie-Trend

Energieketten von igus® sorgen für eine zuverlässige computergesteuerte Fertigung von Kunststoffteilen

Das Marktforschungsunternehmen Gartner zählt den 3D-Druck zu den TOP-3-Technologietrends 2015. Dieser erlaube es Unternehmen, neue Produkte schneller, effizienter und kostengünstiger zu entwickeln. Hier kommt der erste Seriendrucker von Kühling&Kühling gerade recht, der sich bereits weltweit in zahlreichen Anwendungen bewährt. Spezialprodukte von igus® leisten dabei einen maßgeblichen Beitrag: Die eingesetzten Energieführungsketten etwa sind leicht zu befüllen, können kompakt verbaut werden und verkraften die hohen Beschleunigungen in der Anlage.

Hintergrund der positiven Marktentwicklung beim 3D-Druck ist, dass Industrieunternehmen zunehmend das Potenzial der Technologie erkennen. Sie rüsten auf und kaufen Systeme für Prototyping sowie andere Anwendungsbereiche – Tendenz steigend. Das Ziel der Firmen sei eine bessere Agilität gegenüber ihrer Konkurrenz, Kosteneinsparungen und Innovationen für zukünftige Produkte mit Unterstützung der 3D-Druck-Technologie, so das Marktforschungsunternehmen Gartner. Die computergesteuert produzierten Bauteile finden unter anderem in der Medizintechnik Einsatz, wo komplizierte Strukturen nun nicht mehr teuer aus dem Vollen gefräst werden müssen. Oder auch bei wirtschaftlichen Mittelserien von mehreren 100 Komponenten. Darüber hinaus eröffnen sie Architekturbüros vielfältige Möglichkeiten für den Modellbau.

Kosteneffektive Drucker für den industriellen Einsatz

Entsprechende Anlagen stammen etwa von Kühling&Kühling mit Sitz in Kiel. Die Mechatroniker Jonas und Simon Kühling haben das Unternehmen 2012 gegründet und konzentrieren sich auf Open-Source-Hardware-Entwicklung und -Produktion im Bereich der 3D-Drucker. Das Ergebnis ist das erste Serienprodukt, der „RepRap Industrial“, das nach eineinhalbjähriger Entwicklungszeit Ende letzten Jahres vorgestellt wurde. „Der Drucker ist eine kosteneffektive Lösung für zuverlässiges sowie hochqualitatives Rapid Prototyping, speziell im hochbeanspruchten Dauergebrauch“, so Jonas Kühling. Er wird konstant weiterentwickelt und hat gerade mit der Version „v1.1.0“ ein grundlegendes Update sowie diverse Verbesserungen erhalten. Es lassen sich alle Materialien verarbeiten, die einige Grundspezifikationen erfüllen, wobei sich dies von hochfesten Thermoplasten, über fasergefüllte Kunststoffe bis hin zu gummi-elastischen Materialien erstreckt.

Ketten für 3D-Drucker

Die Erergieführungskette „E2i.15“ aus der kompakten „E2 micro“-Familie zeichnet sich durch eine äußerst platzsparende Bauweise und besonders ruhige Abrollbewegungen aus.

 

Drucker, die für den heimischen Einsatz oder Modellbau zur Verfügung stehen, erlauben nur den Einsatz einer sehr eingeschränkten Palette an Druckmaterialien. Überwiegend wird hier ein sogenannter „Bio-Kunststoff“ verwendet, der auf Mais basiert und den technischen Anforderungen im industriellen Einsatz in der Regel nicht standhält. Denn dieser Kunststoff versagt bereits bei Temperaturen über 45 °C seinen Dienst – die Temperaturgrenzen in der Industrie liegen deutlich höher. Im Vergleich mit anderen 3D-Druckern der gleichen Leistung empfiehlt sich der „RepRap Industrial“ vor allem durch den Preis. Dieser liegt rund 25 bis 30 Prozent unter dem vergleichbarer Anlagen. Der Erfolg gibt Kühling&Kühling recht: Die Drucker werden weltweit vertrieben, die Stückzahlen steigen kontinuierlich und haben sich innerhalb eines Jahres vervierfacht.

Deutsche Zukaufteile sichern die Qualität des Endprodukts

Besonderen Wert legen die beiden Firmengründer auf Zukaufteile aus der Region: „Wir haben weltweit Komponenten verglichen. In Deutschland bekommen wir die Qualität die wir brauchen und eine langfristig gesicherte Lieferfähigkeit.“ Für die Führung der einzelnen Leitungen fiel die Wahl hier auf die Energieführungsketten der igus® GmbH aus Köln. Aufgrund ihrer geringen Bauhöhe und engen Biegeradien eignen sie sich speziell für die engen Bauräume in 3D-Druckern. Zudem sind sie leicht und kommen so mit den hohen Beschleunigungen beim Druckvorgang zurecht, ohne den Druckkopf zu verlangsamen.

Im „RepRap Industrial“ sind unterschiedliche igus®-Energieführungsketten verbaut, unter anderem auch das Modell „E2i.15“ aus der kompakten „E2 micro“-Familie. Diese zeichnet sich durch eine äußerst platzsparende Bauweise und besonders ruhige Abrollbewegungen aus. Für die beiden Firmeninhaber, Jonas und Simon Kühling, war die sehr genaue Führung der Kette besonders wichtig: „In anderen Maschinen werden dort einfache Schläuche verbaut“, so Simon Kühling. „Diese können bei den schnellen Bewegungen im 3D-Druck jedoch einfach wegkippen oder biegen. Maschinenausfall oder gar Leitungsdefekte wären die Folge.“ Das „E2i.15“-Programm besitzt dabei einige Besonderheiten: Es lässt sich universell einsetzen, da ein Anschlusselement mit Zugentlastungsmöglichkeit optional verfügbar ist, ein sogenannter „Quickflansch“ zur stirnseitigen Befestigung. Große, montagefreundliche Bolzen sorgen für hohe Stabilität. Die glatten Konturen schonen die Leitungen und machen die e-kette® somit sehr kabelfreundlich.

Partnerschaftlich zu ansprechendem Design

Von rechts nach links: Um die passenden Komponenten auszusuchen, arbeiteten die Firmeninhaber Simon und Jonas Kühling eng mit den igus®-Spezialisten Markus Böhm und Romain Studemund zusammen. (Quelle: igus GmbH)

 

Während eine eingebaute „Bremse“ die Geräusche reduziert, sorgt ein eckiges Anschlagsystem für große Zusatzlasten und große freitagende Länge von der der „RepRap Industrial“ sehr profitiert. Bei allen Produkten dieses Energiekettensystems ist ein mitgelieferter Kettenöffner inklusive – dadurch lässt sich ein Meter Energiekette in zwei Sekunden öffnen, was vor allem das Einlegen der Leitungen vereinfacht. Hier bietet igus® ebenfalls 1.040 verschiedene „chainflex®“ Leitungen an, die speziell für den Einsatz in Energieketten konstruiert und entwickelt wurden. Dieses komplette Leitungsprogramm beinhaltet sowohl Steuer-, Motor-, Servo- und Messsystem- als auch Daten-, Bus- und Lichtwellenleiterleitungen für verschiedenste Anwendungsgebiete und enge Biegeradien bis 4xd.

Auch werden von Kühling&Kühling Produkte aus dem zweiten großen Geschäftsbereich von igus®, den schmierfreien Kunststoffgleitlagern, eingesetzt. In dem 3D-Drucker kommen sowohl Stahlwellen und Linearführungen mit Gleitfolien aus „iglidur®“ Hochleistungskunststoffen zum Einsatz sowie Steilgewindetriebe und Kunststoffgewindemuttern als Achsenantrieb. Diese müssen nicht extern geschmiert werden, sind baugleich aber wirtschaftlicher im Vergleicht zu Kugelumlaufbuchsen und einfach zu montieren.

e-kette

Sämtliche Stege lassen sich bei der E2 micro-Familie mit dem handlichen Kettenöffner einfach und schnell öffnen. Das Tool liegt jeder Bestellung kostenlos bei. (Quelle: igus® GmbH)

 

Produkte für jeden Einsatzfall

Damit über den 3D-Druck hinaus jede Anwendung die passende Energieführungskette erhält, bietet igus einen umfangreichen Online-Katalog zusammen mit diversen Auswahl- und Konfigurationstools. Zu den wichtigen Berechnungsprogrammen zählt zum Beispiel die Lebensdauerermittlung: Nach Bestimmung der Energiekette und des Anwendungsfalls "freitragend" oder "gleitend" sowie weiterer Randbedingungen wie Zusatzlast, Verfahrweg, Geschwindigkeit und Beschleunigung wird die Lebensdauer der Energiekette berechnet. Optional ist die Eingabe von äußeren Einflüssen wie Schmutz, Schlägen und der Umgebungstemperatur möglich. Die voraussichtlich zu erwartende Lebensdauer wird in Doppelhüben und Kilometern angegeben. Durch einen Klick auf "Katalogseite der gewählten Serie" gelangen Interessenten zu weiteren Informationen und können die Energiekette im Katalog anfragen oder bestellen. Für besonders eilige Aufträge steht eine Schnellanfrage zur Verfügung.