Zeit ¿ die 4. Dimension

3D-Printing: Der schnelle Weg zu Prototypen und Gussformen

Das 3D-Printing wird zum multifunktionellen Modellbau-Werkzeug für die Entwicklung großformatiger Kunststoff- und Metallteile direkt aus 3D-CAD-Daten. Einerseits bietet das Verfahren die Möglichkeit, schnell und
kostengünstig Prototypen anzufertigen. Andererseits lassen sich damit im Rahmen des Rapid Tooling nun auch Formeinsätze für den Aluminiumguss erstellen. Ein neuer Großformat-Drucker eines US-amerikanischen Her-
stellers ermöglicht die Fertigung besonders großer Prototypen. Als Werkzeug in der Produktentwicklung eröffnet 3D-Printing so neue Dimensionen im Modell- und Formenbau.

Produktinnovationen entstehen im Kopf ¿ aber erst Modelle und Prototypen machen eine Idee jedoch ¿begreifbar¿ und kommunizierbar. Vor allem für die frühen Phasen der Entwicklung hat sich hier das 3D-Printing als kostengünstiges und flexibles Werkzeug des Rapid Prototyping etabliert. Dabei ermöglicht der neue Großformat-Drucker Z810 des
US-amerikanischen Herstellers Z Corporation die Fertigung besonders großer Prototypen. In seinem Bauraum von  600 x 500 x 400 mm (X-, Y- und Z-Achse) entstehen Modelle kompletter Motorblöcke, Rasenmäher oder Klimaanlagen in einem Stück.
 Mit diesem Drucker erfüllt sich der Wunsch vieler Produktent-wickler aus der Automobil- und Konsumgüter-Industrie nach Modellen im Original-Maßstab, die bereits die tatsächlichen Geometrieverhält-
nisse der späteren Serienteile aufweisen. Der 1:1-Maßstab optimiert
das Bewerten der Modelle und vereinfacht Einbau- oder Montagetests. Auch der Zeit raubende Zwischenschritt ¿Kleben¿, mit dessen Hilfe
bislang größere Prototypen zusammengefügt wurden, entfällt. Basis für das 3D-Printing sind die 3D-CAD-Daten der Konstruktion, die mit einer speziellen Anwendersoftware für den Druckprozess vorbereitet werden. Mit einem Tempo von 30 Millimetern pro Stunde baut der 3D-Printer das auf Wunsch auch mehrfarbige Modell Schicht für Schicht auf. Dazu wird ein Pulver-Werkstoff durch Aufdrucken eines flüssigen Binders verfestigt.
 Nach dem gleichen Prinzip und im gleichen Gerät entstehen im Rapid Tooling Form-einsätze zum Gießen von Aluminiumteilen. Diesmal erfolgt der Druck allerdings mit einem speziellen Gips-Keramik-Pulver. Wiederum basierend auf dem 3D-CAD-Datensatz werden die Formeinsätze in wenigen Stunden schichtweise aufgebaut. Nach dem Absaugen des
Restpulvers und einer kurzen Trockenzeit (Infiltrieren ist nicht nötig!) können sie in konventionellen Formsand eingebettet werden und sind bereit zum Abguss mit Aluminium. Die Fertigungsdauer für ein Metallteil von der Datenaufbereitung über den Formenbau bis hin zum fertigen Aluminium-Prototypen konnte auf diesem Wege bei ersten Projekten schon in knapp 48 Stunden realisiert werden.
 Die neue Verbundwerkstoff-Lösung namens ZCast ermöglicht die Überprüfung des Designs und der Konstruktion direkt am serien-nahen Gussteil. Produktentwickler müssen sich also nicht mehr mit Prototypen aus Kunststoff behelfen, wenn eigentlich Metall gefordert ist. Zukünftig soll das Verfahren auch auf Eisen und Stahlwerkstoffe ausgeweitet werden.
 Der Deutschlandvertrieb der 3D-Printer und des Werkststoffsystems ZTMCast liegt in den Händen der Modellbau-Experten von 4D Concepts. Im firmeneigenen Demonstrationszentrum des Unternehmens im hessischen Groß-Gerau wird ZCast schon in Kürze zum Einsatz kommen. Für interessierte Gießereien ist ein Kooperationsprogramm in der Entwicklung, das den schnellen Einstieg in die Technologie ermöglicht.
www.4dconcepts.de