Fahrzeugtechnikhersteller Lütgemeier setzt auf 3D-Druck

Der deutsche Fahrzeugtechnikhersteller Lütgemeier setzt bei der Herstellung von Sandgussformen für den Metallguss auf 3D-Druck. Durch das Drucksystem VX1000 von voxeljet wird die Produktion der Form verschnellert und kann kostengünstiger realisiert werden.

Moderne Rennwagen oder leistungsverstärkte Edelfahrzeuge bringen bis zu 900 PS auf die Straße und beschleunigen in unter vier Sekunden von 0 auf 100 km/h. Doch das schaffen sie nur, weil unter der Motorhaube ein Ensemble aus Sonderbauteilen arbeitet – unter anderem speziell angepasste Verdichtergehäuse, Getriebe, Turbolader, Ölpumpen und Drosselkappen. Sie entstehen bei Spezialherstellern wie der Lütgemeier GmbH aus Steinhagen bei Bielefeld. Die Firma fertigt seit über 30 Jahren Fahrzeug- und Motorenteile für namhafte Automobilhersteller wie beispielsweise BRABUS aus Bottrop.

3D-Druck bei Spezialanfertigung in der Automobilindustrie

In der Automobilindustrie werden Anforderungen und damit Bauteilgeometrien zunehmend komplexer. Die Herstellung von Gussformen, in denen das flüssige Metall die Form des Bauteils annimmt, werden damit kosten- und zeitintensiver – unter anderem, weil eine aufwändige Herstellung von Spezialwerkzeug dafür nötig ist. Um Kunden trotzdem Flexibilität und kurze Lieferzeiten garantieren zu können, setzt Lütgemeier auf 3D-Druck-Technik von Voxeljet. Das Unternehmen investierte in die VX1000 PDB (Phenolic-Direct-Binding), ein professionelles 3D-Drucksystem für industrielle Anwendungen.

„Nachdem wir ausschließlich gute Erfahrungen mit den gedruckten Formen aus dem voxeljet Dienstleistungszentrum gemacht haben, entschlossen wir uns zur Investition in ein eigenes 3D-Druckssystem“, sagt Hülsmann. „Und die VX1000 druckt sehr zuverlässig.“ Die Maschinenauslastung bei Lütgemeier liegt derzeit bei einhundert Prozent. In Stoßzeiten mit einer extrem starken Nachfrage nimmt Lütgemeier weiterhin die bewährte voxeljet-Dienstleistung in Friedberg/Bayern in Anspruch, um den Bedarf an 3D-gedruckten Bauteilen zu sättigen.

3D-Drucksystem fertigt Gussformen ganz ohne Spezialwerkzeuge

Die VX1000 ermöglicht die automatisierte Herstellung von Sandgussformen. Der Anwender lädt eine CAD-Datei, die digitalen Konstruktionspläne der Sandgussform, auf das 3D-Drucksystem. Dann breitet der sogenannte Recoater auf der 1.000 x 600 x 500 Millimeter großen Bauplattform eine 300 Mikrometer dicke Quarzsandschicht aus. Anschließend appliziert ein Druckkopf einen Phenolharzbinder überall dort, wo die Gussform entstehen soll. Eine mobile Infrarotlampe fährt über das Baufeld, um das Aushärten des Binders zu beschleunigen. Als nächstes senkt sich die Bauplattform um eine Schichtstärke ab und der Prozess beginnt von vorn – solange, bis die Form fertiggestellt ist.

Nach dem Druck entnimmt ein Mitarbeiter die fertige Gussform und entfernt überschüssigen Quarzsand mit Druckluft oder einem Pinsel. Doch anstatt diese Form an die Gießerei zu geben, was wieder Zeit kosten würde, vergießt die Lütgemeier GmbH neben Leichtbaulegierungen wie Aluminium auch hochhitzefeste Stähle selbst. Auch die komplette Nachbearbeitung der Bauteile kann der Fahrzeugtechniker im eigenen Haus übernehmen. Mehrere 5-Achs-Fräsmaschinen sowie Drehmaschinen und mehrere Messmaschinen stehen dazu zur Verfügung. So schafft es die Lütgemeier GmbH optimale Bauteile zu produzieren, ohne die Lieferkette durch Zwischenstopps in die Länge zu ziehen.

Die Effizienz dieser Prozessoptimierung zeigt ein Beispiel aus der Praxis. Das in Bottrop ansässige Unternehmen BRABUS spezialisiert sich seit über 40 Jahren auf die Veredlung von Mercedes-Benz Automobilen. Unter anderem schuf BRABUS auf Basis des Mercedes-AMG G 65 die BRABUS G900. Der darin verbaute V12 Biturbo Motor liefert 900 PS und beschleunigt das G-Modell in gerade einmal 3,9 Sekunden auf 100 km/h. Das ist Sportwagenniveau in einem Geländewagen. Möglich wird das durch die Leistungsoptimierung des Motors. Spezielle Turbolader mit einem vergrößerten Verdichtergehäuse aus dem Hause Lütgemeier tragen zu dieser enormen Leistungssteigerung bei.

Zeit- und Kostenersparnis

Laut Lütgemeier konnte dank des Drucksystems sowie der kompletten Nachbearbeitung „inhouse“ bis hin zur Qualitätssicherung, bei der Herstellung komplexer und qualitativ hochwertiger Sandgussformen eine Zeitersparnis von bis zu 60 Prozent erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil hierbei sind die Kosten, die bei der Herstellung der Sandgussformen gesunken sind. Bei komplexen Bauteilen ist der 3D-Druck aufgrund der nicht vorhandenen Werkzeugkosten bei einer Gesamtkostenbetrachtung bis zu einer bestimmten Losgröße stets günstiger als die konventionelle Vorgehensweise.

Gleichzeitig bietet das industrielle Piezo-Druckkopfsystem der VX1000 eine Auflösung von bis zu 300 dpi. Der nicht verklebte Quarzsand ist zudem im PDB-Prozess zu einhundert Prozent recyclingfähig und kann beim nächsten Druck erneut zum Einsatz kommen. Eine weitere Kostenersparnis.

Ebenso liegt die im Schichtbauprozess erzielbare Biegefestigkeit mit einstellbaren Werten zwischen 300 und 800 N/cm2 im Bereich der Festigkeit konventionell gefertigter Kerne. Die 3D-gedruckten Formen sind somit stabil genug, um dem Druck des Metallgusses zuverlässig standzuhalten – und das selbst bei filigranen Hydraulikkomponenten.

Der Artikel basiert auf eine Pressemeldung von Voxeljet