3D-Druckplatten gleiten sanft mit igus

Ob Rapid Prototyping oder Massenfertigung – die 3D-Technologie bietet faszinierende Möglichkeiten: Für den privaten Bereich werden Open Source Druckersysteme weltweit entwickelt und gefertigt. Auf der anderen Seite erschaffen High-End-3D-Drucker für den professionellen Einsatz Prototypen sowie Kleinserien. In vielen Bausätzen und Bauplänen werden die Linear- und Antriebstechnik, Gleitlager und Energieführungen von igus eingesetzt. Konstrukteure von 3D-Druckern für den professionellen Einsatz – wie das Unternehmen EVO-tech GmbH – setzen komplett einbaufähige Lineargleitlösungen für einen schmierfreien und geräuscharmen Lauf ein.

Ganz langsam und nahezu geräuschlos bewegt sich der Drucktisch von oben nach unten: Schicht um Schicht baut sich die Vase auf, bis sie exakt die Form der digitalen Vorlage annimmt und der 3D-Drucker das fertige Produkt entlässt. Die Bauteile des 3D-Druckers EVOlizer des Start-up Unternehmens EVO-tech GmbH aus Seewalchen in Österreich müssen äußerst präzise arbeiten, um solch filigrane Strukturen des Kunsthandwerks herstellen zu können. Gedruckt wird mit dem sogenannten Fused-Filament-Fabrikation-Verfahren (FFF). Dabei werden thermoplastische Kunststofffasern in einer beheizten Düse aufgeschmolzen und in X- und Y-Richtung über den Druckkopf auf den Drucktisch aufgetragen. Durch das Absenken des Tisches in Z-Richtung wird aus dem Kunststoff-Filament eine Schicht auf die andere gelegt, bis das Objekt fertig ist. Bei diesem Vorgang bewegt sich die Bauplatte immer nur ein ganz kleines Stück, in Zehntel-Schritten abwärts. Damit der Drucktisch präzise und geräuscharm von oben nach unten gleiten kann, hat Markus Kaltenbrunner, Konstrukteur und CEO von EVO-tech, Komponenten aus dem drylin-Programm von igus verbaut: „Zunächst habe ich aus den igus-Baukasten mithilfe der Einzelkomponenten Führungsschiene, Schlitten, Gewindemutter und Spindel selbst eine Linearlösung gebaut. Mittlerweile setzen wir beim EVOlizer die komplette, einbaufertige Lineargleitlagereinheit drylin SLW ein.“ Ausschlaggebend für die Wahl der igus-Lineargleitlager ist unter anderem ihr geräuscharmer Lauf. Die drylin-Komponenten gleiten leise und vibrationsfrei, weil kein mechanisches Abrollen harter Reibungspartner wie bei Metall- oder Keramikkugeln erfolgt. Für EVO-tech ist das ein wichtiges Kriterium, denn Ziel des Unternehmens war es, einen 3D-Drucker für die unmittelbare Arbeitsumgebung zu entwickeln. Konzipiert wurde der kompakte Desktop 3D-Drucker für die Zielgruppe der Architekten, Prototypenbauer und Kleinstserien-Produzenten. Mit seiner Hilfe lassen sich Anschauungsmodelle, Prototypen und Kleinserien herstellen. Damit positioniert EVO-tech seinen 3D-Drucker genau in der Mitte zwischen den selbstgebauten 3D-Druckern für den privaten Gebrauch und den großen 3D-Druckern für die industrielle Anwendung.

Der EVOlizer druckt im sogenannten Fused-Filament-Fabrikation-Verfahren (FFF). Thermoplastische Kunststofffasern werden aufgeschmolzen und aufgetragen (Quelle: EVO-tech GmbH)

3D-Drucker: schmier- und wartungsfreie igus-Gleitlager inside

Neben dem leisen Lauf ist für den professionellen Einsatz die Qualität der produzierten Objekte wichtig. Beispielsweise können Schmierstoffe das Rohmaterial oder das gedruckte Produkt verunreinigen. Die aus Hochleistungspolymeren gefertigten Gleitlager von igus verzichten aufgrund integrierter Festschmierstoffe vollkommen auf Schmierung. Somit besteht keine Verschmutzungsgefahr. Der Trockenlauf macht 3D-Drucker zudem wartungsfrei und erhöht die Ausfallsicherheit. Bei den zu bewegenden Bauteilen in 3D-Druckern spielen auch Faktoren wie Beschleunigung und Positionierungsgenauigkeit eine Rolle, um auf der Grundlage von CAD-Modellen das Produkt detailgetreu reproduzieren zu können. Die laufruhigen drylin Lineargleitlager und Gewindetriebe können unabhängig vom Verfahrweg sowohl bei langsamen als auch hohen Beschleunigungen eingesetzt werden.

Ob der Extruderkopf von links nach rechts, vor und zurück oder die Bauplatte von oben nach unten bewegt wird – igus bietet von der Profilschienenführung über Lineareinheiten mit Spindelantrieb oder Zahnriemen bis zur kompletten Linearachse mit Motor ein komplettes Baukastensystem. Konstrukteuren stehen fünf Baureihen der drylin-Lineartechnik zur Verfügung. Das flexible Baukastensystem bietet verschiedene Größen sowie Breiten und lässt dem Entwickler damit unbegrenzten Spielraum: Allein das Linearführungssystem drylin W wartet mit 14 unterschiedlichen Profilen und 50 Schlittenvarianten auf. Die kompakten Linear-Wellenführungen der Baureihe drylin R eignen sich besonders für die Führung des Druckkopfes, da sie die Achsen nicht beschädigen und ein sehr geringes Lagerspiel haben. Für die Höhenverstellung in der Z-Achse kann aufgrund des kleinen Bauraumes die Miniaturgleitführung drylin N montiert werden. Sie besitzt besonders niedrige Profile in verschiedenen Breiten. Bei allen drylin-Führungen laufen die Wagen ohne Schmierung. Aufgrund der hoch verschleißfesten Polymere und ihrer speziellen Geometrie sind die Lineareinheiten von igus sehr robust und versprechen eine lange Lebensdauer. Zudem sind die kompakten Lösungen für die 3D-Druckbranche eine kosteneffiziente Alternative zu gängigen Führungssystemen.

Systemlösungen für die 3D-Druck-Branche

Außerdem sorgen im computergesteuerten Druckvorgang igus Energieketten für die sichere Führung der Anschlusskabel. Aufgrund ihrer geringen Bauhöhe und engen Biegeradien eignen sich für die engen Bauräume in 3D-Druckern besonders die Mikrokettenserien für dynamische Anwendungen in jede Bewegungsrichtung. Wie die Lineargleitlager haben auch die Mikrokettenserien ein sehr geringes Gewicht. Die darin geführten, speziell für dauerbewegte Anwendungen konzipierten, chainflex-Steuer- und Motor-Leitungen verhindern Leitungsausfälle und garantieren für eine lange Laufzeit der 3D-Drucker. Kombiniert mit motorisierten drylin Linearachsen, die Motorflansche, Kupplungen und drylin E-Schritt- und Gleichstrommotoren umfassen, kann igus eine komplett einbaufertige Betriebseinheit aus einer Hand liefern.

Der Rundum-Service ist auch dem Unternehmen EVO-tech wichtig, wenn es um die Bedienerfreundlichkeit bei 3D-Druckern geht. Ein wichtiger Aspekt im professionellen Umfeld. Damit der EVOlizer einwandfrei funktioniert und um Ausfälle zu verhindern, installiert EVO-tech seinen 3D-Drucker vor Ort, kalibriert ihn, schult den Anwender und stellt einen Experten für das Auto-CAD-System zur Seite. Diesen umfassenden Service schätzt EVO-tech selbst auch in der Zusammenarbeit mit dem Unternehmen igus: Durch die Beratung bei der Auswahl der richtigen Gleitlager- und Energiekettenlösung für den Desktop 3D-Drucker durch igus-Ingenieure konnten Prozesskosten gesenkt und Entwicklungszeit eingespart werden.

Die Kunststofffasern werden über den Druckkopf auf den Drucktisch aufgetragen. Trockenlaufende drylin R-Linearlager sorgen für einen präzisen Lauf. (Quelle: EVO-tech GmbH)

Der Trockenlauf der Kunststoffgleitlager von igus macht 3D-Drucker wartungsfrei und erhöht die Ausfallsicherheit. (Quelle: igus GmbH)

Über IGUS:

Die igus GmbH ist ein weltweit führender Hersteller im Bereich Energiekettensysteme und Polymer-Gleitlager. Das familiengeführte Unternehmen mit Sitz in Köln ist in 33 Ländern vertreten und beschäftigt weltweit rund 2.200 Mitarbeiter. 2012 erwirtschaftete igus einen Umsatz von 399 Millionen Euro. igus betreibt die größten Testlabore und Fabriken in seiner Branche, um dem Kunden innovative auf ihn zugeschnittene Produkte und Lösungen in kürzester Zeit anzubieten.

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