Individuelle Druckluftverteiler aus dem 3D-Drucker

Jeder der regelmäßig an Maschinen arbeitet oder diese bedient gelangt oftmals an einen Punkt, an dem Modifikationen oder Zusatzteile benötigt werden, die man nicht einfach bestellen kann, da sie individuelle Voraussetzungen erfüllen müssen. Vor demselben Problem stand das Ingenieur-Team um Dirk Olbert, Projektingenieur für die Additive Fertigung bei HÄNSSLER Kunststoff- und Dichtungstechnik und fand Hilfe im 3D-Druck von Formlabs.

HÄNSSLER Kunststoff- und Dichtungstechnik ist ein inhabergeführtes Unternehmen aus Mannheim, das seit 1986 besteht. Mittlerweile wird das Unternehmen in der 2. Generation geführt, besteht aus rund 50 Mitarbeitern und hat sich auf die Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von anspruchs¬vollen Konstruktionsteilen aus Kunststoff sowie Dichtungen spezialisiert. Dabei kann HÄNSSLER Kunststoff- und Dichtungstechnik auf die Expertise in allen gängigen Fertigungsverfahren zurückgreifen - vom Drehen / Fräsen über den Sprit-zguss bis hin zur Additiven Fertigung. Ausschlaggebend für den Erfolg ist die enge Zusammenarbeit mit den Kunden, um proaktiv mit ihnen an deren Projekten zu arbeiten.

Dabei kommt immer häufiger auch der 3D-Druck zum Einsatz. Neben verschiedenen FDM-Druckern, auf denen Materialien von Standard bis hin zu Ultra Performance verarbeitet werden, kommt das Formlabs Ökosystem aus Form 2 und Form 3 mit Form Wash und Form Cure zur Nachbearbeitung zum Einsatz.

Die Kundenprojekte sind sehr unterschiedlich und reichen von funktionellen und visuellen Prototypen bis hin zu Kleinserien im Bereich von 50-100 Stück, die direkt in Endprodukten zum Einsatz kommen. Die Formlabs Drucker überzeugen im regelmäßigen Einsatz mit ihrer Genauigkeit und Präzision, aber auch durch die einzigartige Materialvielfalt. Von Clear Resin für durchsichtige Kundenteile, über Grey Pro für Kleinserien bis hin zu Durable für Stabilität und leichte Verformbarkeit findet fast die komplette Materialpalette Anwendung.

Aber nicht nur bei externen Kundenprojekten sind Formlabs SLA-Drucker zuverlässige Maschinen für 3D-Druckanwendungen, sondern auch bei internen Problemstellungen. Die meisten Dreh- und Fräsmaschinen, die bei HÄNSSLER Kunststoff- und Dichtungstechnik zum Einsatz kommen, sind ursprünglich für die Metallverarbeitung gedacht. Daher benötigt das Team oftmals Anpassungen oder spezielle Aufnahmen in den Maschinen um den hohen Fertigungsansprüchen gerecht zu werden.

Das heißt, das Ingenieur-Team muss häufig Maschinenteile oder komplette Maschinen selbst entwickeln, um die konstant hohe Qualität für ihre Kunden zu garantieren. So verlief es auch bei einer Vorrichtung, die über Pneumatik angetrieben wird. Das heißt es kommt Druckluft zur Verrichtung mechanischer Arbeit zum Einsatz. Für diese Eigenkonstruktion wurden zwei Verteiler mit etlichen pneumatischen Anschlüssen auf engstem Bauraum von ca. 4x4 cm benötigt, die die Druckluft in der Maschine verteilen.

„Wir haben die Teile 3D-gedruckt, da es so möglich ist, die Verteiler kompakt und individuell auf unsere Bedürfnisse angepasst herzustellen. Das ist der riesen Vorteil. Wir müssen nicht die Maschine um das Teil herum konstruieren, sondern können das Teil einfach in die bestehende Konstruktion integrieren“ so Dirk Olbert.

Mit Standardkomponenten wäre ein solches Bauteil zu groß geworden und traditionelles Fräsen war aufgrund innenliegender und verwinkelter Kanäle nicht möglich. Die innenliegenden Hohlräume mussten ohne Stützstrukturen druckbar sein, damit das Bauteil komplett glatt bleibt und die Luft ungehindert durchströmen kann. Schnell wurde daher klar, dass der Verteiler nur im SLA-3D-Druck hergestellt werden kann.

Erste Versuche mit Grey Pro Resin waren zu spröde, da nach dem Druck die Gewinde für die Schlauchadapter eingeschnitten werden mussten. Am Ende fiel die Entscheidung auf Durable Resin, da es formstabil, aber leicht nachgiebig ist; ideal also für die Gewinde. Ein Druck der Gewinde kam nicht in Frage, da diese sehr klein sind und dicht abschließen mussten, damit die Druckluft verlustfrei durchströmen kann. 

Daher druckte Dirk Olbert mit seinem Team zuerst die Bauteile und schnitt die Gewinde nach dem Waschen in das Bauteil hinein. Erst danach wurden die Verteiler im Form Cure nachgehärtet. Als letzter Schritt wurden die Schlauchadapter eingesetzt und die Verteiler in die Fertigungsmaschine eingebaut. Dank der 3D-Drucker konnten diese beiden Verteiler, die jeweils nur einmal benötigt wurden, individuell entworfen und zu geringen Kosten hergestellt werden.