3D-gedruckte Teile als Ersatz für maschinell bearbeitete Vorrichtungen

Vorrichtungen kommen zur Anwendung, um Fertigungs- und Montageprozesse einfacher und zuverlässiger zu machen und so Zyklen zu verkürzen und die Sicherheit von Arbeitern zu gewährleisten.

Fertigungsunternehmen stellen die Werkzeugbestückung häufig aus Metall her, entweder unternehmensintern oder durch Outsourcing an externe Anbieter. Je nach Kräften, denen das Teil ausgesetzt ist, ist es jedoch nicht immer erforderlich, diese Werkzeuge aus Metall herzustellen.

Materialien für den SLA 3D-Druck haben sich erheblich verbessert und es gibt verschiedenen funktionale Materialien, die sich gut für den 3D-Druck von Vorrichtungen eignen. Darunter sind besonders die Standard- und technischen Materialien von Formlabs hervorzuheben. Hersteller weltweit haben diese Materialien eingesetzt, um Metallvorrichtungen im automatisierten maschinellen Bearbeitungsbetrieb, bei Fertigungslinien für Elektronik, in Gießereien und anderen Fertigungsanlagen zu ersetzen.

Maßgefertigte 3D-gedruckte Vorrichtungen zur Herstellung von Motorradausrüstung bei Pankl Racing Systems.

Lernen Sie im Folgenden sieben Beispiele von Vorrichtungen kennen, die sich per 3D-Druck herstellen lassen, sowie einige Ideen, um den 3D-Druck in Ihrer Fertigungslinie einzusetzen.

Bei diesem Blogeintrag handelt es sich um ein Exzerpt aus unserem Whitepaper Design von Vorrichtungen mit 3D-Druck. Laden Sie das Whitepaper herunter, um sich einen ausführlichen Überblick über die Grundlagen des Designs von Vorrichtungen, bewährte Praktiken und Tipps zur Validierung zu verschaffen.

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Weiche Spannbackeneinsätze für Schraubstöcke

Weiche Spannbackeneinsätze werden individuell gestaltet, um der einzigartigen Geometrie eines bestimmten Teils zu entsprechen. So lassen sich komplexere Teile spannen und weichere Metall- oder Plastikteile werden nicht beschädigt. Der 3D-Druck mit Materialien wie Tough Resin von Formlabs eignet sich aufgrund der kurzen Produktionszeit und der geringen Fertigungskosten auch bei komplexen Formen gut für das Herstellen von weichen Spannbackeneinsätzen und Vorrichtungen.

Ein Teil wird mit weichen Spannbacken gespannt, die mit Tough Resin von Formlabs gedruckt wurden.

Ein Teil wird mit weichen Spannbacken gespannt, die mit Tough Resin von Formlabs gedruckt wurden.

Bohrschablonen

Bohrschablonen verhindern, dass ein Bohrer abgelenkt wird oder wandert. So werden Winkel- und Zylinderformtoleranzen eingehalten.

Eine Presssitzbuchse in einer Bohrführung, die mit Tough Resin von Formlabs gedruckt wurde.

Eine Presssitzbuchse in einer Bohrführung, die mit Tough Resin von Formlabs gedruckt wurde.

Positionierbuchsen sind in Presssitz- oder Einschraubausführungen erhältlich und können bei Industrieausrüstern wie McMaster-Carr bezogen werden. Buchsen, die speziell für den Einsatz mit Kunststoff ausgelegt sind, eignen sich am besten für Vorrichtungen, die im SLA-Verfahren gedruckt wurden.

Verwenden Sie die Toleranzleitlinien aus unserem Whitepaper zu technischen Toleranzen, um die korrekte Bohrungsgröße für den Presssitz zu bestimmen.

Lehren

Die einfache Toleranzprüfung mit einer Lehre ermöglicht es dem Qualitätsprüfer, schnell zu bestimmen, ob ein Teil seinen Endzweck erfüllt. Lehren aus dem 3D-Drucker eignen sich, wenn die erfolgreiche Funktion des Teils von kleinen Abweichungen der Form und der Abmessungen beeinflusst wird und diese Werte nicht schnell oder einfach mit Messschiebern, Messschrauben oder anderen herkömmlichen Messwerkzeugen untersucht werden können, wie es bei komplexen Gummiteilen der Fall ist.

Eine Lehre zum Untersuchen einer Gummidichtung, gedruckt mit Clear Resin von Formlabs.

Eine Lehre zum Untersuchen einer Gummidichtung, gedruckt mit Clear Resin von Formlabs.

Lehren sind eine schnelle und kosteneffiziente Möglichkeit, eine zusätzliche Qualitätsprüfung an einer Montage- oder Fertigungslinie durchzuführen.

Tipp: Bei bestimmten Anwendungen kann es bei Lehren mit der Zeit zu Verschleiß kommen, wodurch Fehler bei der Qualitätskontrolle auftreten. Aufgrund der geringen Kosten und der einfachen Fertigung können 3D-gedruckte Lehren innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums oder nach Bedarf nachgedruckt und ersetzt werden, um eine Beeinträchtigung der Qualität durch abgenutzte Lehren zu verhindern. Dieses Phänomen tritt am häufigsten auf, wenn die Lehre mit harten Metallen in Kontakt kommt.

Montagevorrichtungen

Bei vielen Produkten ist das Verbinden von Teilen und das Einsetzen von Verbindungselementen zur Herstellung von Unterbaugruppen der arbeitsintensivste Teil des Prozesses. Der 3D-Druck von teilspezifischen Montagevorrichtungen verkürzt Taktzeiten, verbessert den ergonomischen Arbeitsprozess für Montagetechniker und verbessert die Einheitlichkeit über Produktionsstätten hinweg.

Eine Montagevorrichtung zur Fertigung des Form 2 3D-Druckers von Formlabs.

Eine Montagevorrichtung zur Fertigung des Form 2 3D-Druckers von Formlabs.

Demontagevorrichtungen

Umgekehrt ist die Demontage erforderlich, um ein Teil zu untersuchen, das bei einer Inspektion ausgemustert wurde, einen Fehler zu beheben oder um ein Gerät überholen und reparieren zu können. Mit einer Demontagevorrichtung wird dieser Prozess beschleunigt und die Gefahr einer Beschädigung reduziert. Beispielsweise müssen sich beim Öffnen eines Gehäuses mit Schnappverschlüsse die Verschlüsse gleichzeitig öffnen, um Schäden am Teil zu verhindern.

Demontagevorrichtung zum Öffnen eines Gehäuses mit Schnappverschlüssen, die mit White Resin von Formlabs gedruckt wurde.

Demontagevorrichtung zum Öffnen eines Gehäuses mit Schnappverschlüssen, die mit White Resin von Formlabs gedruckt wurde.

Klebevorrichtungen

Die geringen Kosten 3D-gedruckter Klebevorrichtungen erlauben anders als bei auf Kunststoff oder Metall gefrästen Vorrichtungen, diese Teile regelmäßig zu ersetzen. In der Theorie werden Klebevorrichtungen kompetent designt und gewartet, damit keine neue Oberfläche aufgetragen bzw. sie nicht ausgetauscht werden müssen. In der Praxis hängt dies jedoch stark von der Arbeitskultur in einer Werkstatt ab.

Klebstoff wird auf ein Teil in einer Klebevorrichtung aufgetragen, die mit Durable Resin von Formlabs gedruckt wurde.

Klebstoff wird auf ein Teil in einer Klebevorrichtung aufgetragen, die mit Durable Resin von Formlabs gedruckt wurde.

Tipp: Fester Klebstoff auf der Vorrichtung lässt sich leichter entfernen, wenn die Klebevorrichtung mit einem Trennmittel beschichtet ist.

Beschriftungs-, Markierungs- und Abdeckschablonen

3D-gedruckte Vorrichtungen eignen sich für Anwendungen mit geringer Krafteinleitung, so etwa, wenn sichergestellt werden muss, dass eine Beschriftung an genau derselben Stelle an einer Vielzahl von Einheiten aufgebracht wird, oder um einen Bereich bei der Markierung abzudecken.

Mit Flexible Resin von Formlabs kann eine praktische Abdeckschablone entwickelt werden, die genau zu der Oberfläche des Teils passt. Bei Anwendungen für steifere Schablonen eignet sich Durable Resin.

Vorrichtung mit Scharnier zum Aufbringen von Füllstandsmarkierungen, gedruckt mit Tough Resin und Durable Resin.

Vorrichtung mit Scharnier zum Aufbringen von Füllstandsmarkierungen, gedruckt mit Tough Resin und Durable Resin.

Ersatzeinsätze

Obwohl Funktionsprototypen an sich keine Vorrichtungen sind, werden sie häufig eingesetzt, um Vorrichtungen vor den endgültigen Produktionsteilen zu testen, damit Fertigungs- und Montagelinien schneller anlaufen und Probleme schneller ausgemerzt werden können, bevor der Zeitdruck der Produktion besteht.

Funktionsprototypen ermöglichen die Validierung des Fertigungsprozesses mit kostengünstigen 3D-Druckteilen, anstatt empfindliche hochwertige Komponenten wie Elektronikbaugruppen zu gefährden.

SLA-Druckteile eignen sich gut für Funktionsprototypen dank ihrer hohen Maßgenauigkeit und der Fähigkeit, filigrane Details wiederzugeben, die für die Lösung von Herstellungs- und Anwendbarkeitsfragen relevant sind und von anderen Druckprozessen wie Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling, FDM) nicht erfasst werden. Zusätzlich sind SLA-Druckteile hochgradig isotropisch und verhalten sich mehr wie ihre spritzgegossenen Gegenstücke als anisotropische FDM-Teile.

Erfahren Sie, wie Google ATAP mit Ersatzeinsätzen aus High Temp Resin von Formlabs die Durchlaufzeit für eine wichtige Komponente um 85 Prozent gesenkt und gleichzeitig 100.000 USD gespart.

Das Design besserer Vorrichtungen

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Laden Sie das vollständige 20-seitige Whitepaper herunter, um einen Überblick über die Grundlagen der Konstruktion von effektiven Vorrichtungen zu erhalten. Dabei wird besonders darauf eingegangen, wie der 3D-Druck genutzt werden kann, um Kosten zu reduzieren, die Entwicklungszeit zu verkürzen und effizientere Produktionsprozesse vom Designingenieur bis zum Produktionstechniker zu schaffen.

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