Fachartikel

27.04.2020

Schneller zur Guss-Serie mit gedruckten Formen

Die chinesische Gießerei MeiMai Fastcast Suzhou fertigt Bauteile für Elektromotoren mit Hilfe 3-D-gedruckter Sandformen.

Die additive Fertigung von Gussformen mit anschließendem Abguss hält Einzug in die Produktion von Komponenten für die E-Mobilität in China. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Asia-Pacific Division des 3-D-Druckerherstellers voxeljet unter Leitung von Managing Director Tianshi Jin hat gemeinsamt mit einem Kunden der chinesischen Gießerei MeiMai Fastcast im nahe Shanghai gelegenen Suzhou wichtige Erfahrungen auf dem Gebiet des industriellen 3-D-Drucks für Sandformen sammeln können.

VON FREDERIK VON SALDERN, FRIEDBERG

Um die Leistung ihres Elektromotors zu verbessern, wandte sich der Kunde der chinesischen Gießerei MeiMai Fastcast Suzhou Co. LTD an voxeljet. Die Aufgabenstellung: Die erste Generation des Elektromotors war den Ansprüchen verschiedener Pkw nicht gerecht geworden. Lichi Wu Projektmanager bei MeiMai Suzhou: „Wir mussten schnell erheblich besser werden und dafür zahlreiche Varianten des E-Motorgehäuses testen. Doch die herkömmlichen Produktionsverfahren für Gießformen sind extrem zeitraubend. Dann stießen wir auf das 3-D-Druckverfahren von voxeljet für Gießformen.“

voxeljet-3-D-Druck für Flexibilität und Zeitersparnis

„Flexibilität und Zeitersparnis waren die kritischen Faktoren, wegen denen MeiMai Suzhou auf uns zukam“, erinnert sich Tianshi von voxeljet.„Denn die konventionelle Fertigung der Gehäuseteile für die Prototypen der elektrischen Automotoren nahm einfach zu viel Zeit in Anspruch.“ Die Umsetzung verschiedener Designiterationen und nachgelagerten Änderungen an den Teilen konnte MeiMai Suzhou mit dem 3-D-Druck sehr schnell durchführen und das Projekt sogar noch vor der gesetzten Deadline abschließen. Inklusive einer vollständigen Datenerstellung der unterschiedlichen Bauteile.

Kosteneffizienz, Reduktion der Ausschussquote, kaum Formenrevisionen

Weitere Vorteile des 3-D-Druckverfahrens, die MeiMai Suzhou beobachten konnte, waren neben der raschen Fertigung der Gießformen auch die Kosteneffizienz bei kleinen Losgrößen. Denn die 3-D-gedruckten Sandformen lassen sich in kleiner Stückzahl vergleichsweise günstig, da werkzeuglos, herstellen. Außerdem sorgen die hochpräzisen industriellen 3-D-Druckssysteme dank ihrer zuverlässigen Funktionsweise für eine optimierte Ausschussquote.

So können Gießerei-Ingenieure und Formenbauer das Risiko für Formenrevisionen reduzieren. Denn eine fehlerhafte Sandform muss händisch nachgearbeitet werden, im schlimmsten Falle sind Anpassungen am Werkzeug oder gar die Herstellung eines neuen Werkzeuges vonnöten. Das wiederum kostet nicht nur viel Zeit, sondern vor allem auch Geld.  Bei 3-D-Druckssysteme entstehen die Formen werkzeuglos, daher fällt dieses Risiko weg.

„Die Produktion verschiedener Motortypen kann durch den industriellen 3-D-Druck deutlich schneller erfolgen“, sagt Wu. „Durch den schnellen und werkzeuglosen Formenbau können beispielsweise sowohl Prototypen von Motortyp A als auch -typ B gleichzeitig installiert und getestet werden und dann der leistungsstärkere oder effizientere für die Massenproduktion ausgewählt werden.“ 

Vorteile und zukünftige Potenziale für den 3-D-Druck

Der Einsatz von industriellem 3-D-Druck ist aber nicht nur für Elektromotorengehäuse denkbar. Die chinesische Gießerei MeiMai Suzhou experimentiert bereits mit der Fertigung von Sandformen für Retardergehäuse, Reglergehäuse, diverse Halterungen, Hilfsrahmen und viele andere Bauteile, die eine elementare Rolle in der E-Mobilität spielen. Lichi Wu gibt sich erwartungsfroh: „Das Verfahren erleichtert den Bau von Prototypen und die Weiterentwicklung der zukünftigen Mobilität dramatisch.“

3-D-Druck ermöglicht Bauteiloptimierung

Neben der raschen Realisierung der Motorenteile konnte MeiMai Suzhou durch geschickte Optimierung der Bauformen sogar die Motorleistung steigern. „Auch die Haltbarkeit der Bauteile lässt sich beeinflussen. Als nächsten Schritt bei der Gehäuseentwicklung werden wir noch die Gewichtseinsparung durch Topologieanpassungen wie Lage und Höhe der äußeren Verstärkungsrippen in Angriff nehmen“, freut sich Tianshi.

www.voxeljet.de