Prototypen aus Polypropylen – Der German RepRap X400 im Einsatz bei Hürner-Funken

Feldkirchen, März 2016 – Schnell zu Prototypen und Kleinserien – Der 3D-Druckereinsatz bei Hürner-Funken ist sehr typisch für die Industrie und genau deshalb ein gutes Beispiel dafür, welche Vorteile der 3D-Druck im Alltag einer Entwicklungsabteilung bringen kann. Der X400 von German RepRap leistet seit 2013 für die Anfertigung von Sonderserien, Funktionsmustern und Prototypen gute Dienste bei dem mittelhessischen Spezialisten für den Ventilatoren- & Lüftungsanlagenbau.

Die Hürner-Funken GmbH wurde im Jahr 1928 gegründet und stellt seit dieser Zeit Ventilatoren und Lufttechnische Komponenten her. Haupteinsatzgebiete sind die Bereiche Chemie, Halbleiterindustrie, Pharmazie und Galvanik, denn die Produkte von Hürner-Funken sind aus Kunststoff und lassen sich damit überall dort einsetzen, wo die sonst üblicherweise aus Metall gefertigten Ventilatoren, Rohre, Regelklappen oder Volumenstromregler durch die aggressiven Gase korrodieren würden. Bei der Firma Hürner-Funken GmbH, die in Mücke-Atzenhain nahe Gießen beheimatet ist, arbeiten am Stammsitz etwa 95 Mitarbeiter.

Ein typisches Produkt dieser Firma ist eine zentrale Abluftanlage zur Energierückgewinnung für z.B. für Universitätslabore. Das Herzstück dieser Anlagen ist ein Wärmetauscher aus Vollkunststoff im Kreislaufverbundsystem, der dem Abluftstrom wertvolle Energie in Form von Wärme oder Kälte entzieht, welche dann beispielsweise der Außenluft zur Vorwärmung oder Vorkühlung zugeführt werden kann. Hinzu kommen je nach Anwendungsfall Einbauten wie Filteraufnahmen, Schalldämmkulissen, Absperrklappen oder Kammerbeleuchtungen für Revisionsbauteile. Zur Förderung der Luft kommen standardmäßig freistehende Radialventilatoren mit optimiertem Laufrad-Wirkungsgrad und Hocheffizienz-Motoren zum Einsatz.

Benjamin Wolf, Leiter der Abteilung Forschung & Entwicklung, erinnert sich:

„Wir haben uns schon vor langer Zeit mit 3D-Druck und Rapid Prototyping beschäftigt, allerdings waren die damals verfügbaren Stereolithografiegeräte wegen ihrer geringen Materialauswahl nicht interessant für uns – wir wollten mit einem Material drucken, das dem finalen Produkt möglichst nahe kommt.“

Während eines Projekts mit einer Hochschule kam Wolf dann erstmals mit einem 3D-Drucker in Kontakt. Die Projektbeteiligten druckten Prototypteile für das Projekt auf dem eigenen 3D-Drucker.

„Das ging sehr gut“, erinnert sich Wolf, „wir schrieben daraufhin eine Bachelorarbeit zur Evaluation eines Druckers für unsere Bedürfnisse aus. Die Marktanalyse umfasste unter anderem die verfügbaren Materialien, den Bauraum und den Preis der unterschiedlichen Geräte und Verfahren.“ Eindeutiger Sieger des Vergleichs war der X400 von German RepRap, der nach Wolfs Aussagen „mit dem größten Bauraum und einem unschlagbaren Preis-/Leistungsverhältnis punkten konnte.“

Auf dem X400 fertigen die Entwickler und Konstrukteure der Hürner-Funken GmbH Prototypen – teils maßstäblich verkleinert, wenn möglich aber in voller Größe – sowie Musterteile für eigene Versuche oder für Kunden und Kleinserien an. Dabei arbeiten die Hürner-Funken-Mitarbeiter sehr häufig mit dem im Unternehmen überwiegend genutzten Material Polypropylen (PP), dessen Einsatz allerdings im 3D-Druck eher als exotisch zu bezeichnen ist.

„Wir arbeiten seit 1928 fast ausschließlich mit PVC und PP, haben also sehr viel Know-how bei der Handhabung des Materials“, erläutert Wolf. „Im X400 mit seinem geschlossenen Bauraum ist die Verarbeitung sehr unkompliziert. Der Druck in PP ist sehr wichtig für uns, da die üblichen 3D-Druckmaterialien PLA und ABS nicht chemikalienresistent sind. Mit PP haben wir bei den 3D-gedruckten Prototypenteilen fast dieselben Materialeigenschaften wie in der spritzgegossenen Serienfertigung.“

Inzwischen fertigt Hürner-Funken bestimmte Teile ausschließlich im 3D-Druckverfahren, dabei handelt es sich zum einen um Kleinserien von vier bis zehn Teilen, zum anderen aber auch um Teile, bei denen die Fähigkeit des 3D-Drucks, hohe oder nur teilweise gefüllte Teile herzustellen, zum Tragen kommt.

„Das spart zum einen Material, zum anderen aber auch Gewicht – und das ist in bestimmten Anwendungen entscheidend“, sagt Wolf.

Gerade im Prototypenbereich zahlt es sich aus, Bauteile selbst herstellen zu können.

„Wir mussten früher oft wochenlang warten, bis wir Prototypen vom Modellbauer erhielten“, erläutert Wolf. „Das reduziert sich mit dem X400 auf Stunden, manchmal auch auf Tage, wenn wir den Bauraum voll ausnutzen.“ Zudem ist der 3D-Druck extrem preiswert, vergleicht man den Preis für einen Prototypen mit dem Preisgefüge bei Fertigung durch den Modellbauer. „Da kann man sich auch mal einen Fehlschuss leisten“, fügt Wolf hinzu, „und ungewöhnliche Lösungen einfach mal ausprobieren.“

Wolf schließt: „Der X400 von German RepRap hat sich bei uns als unverzichtbares Element des Entwicklungs- und Fertigungsprozesses etabliert. Er ist extrem robust und zuverlässig, wir kommen sehr schnell und preiswert zu Bauteilen im Originalwerkstoff. Wir sparen im Prototypenstadium Wochen ein und können unseren Kunden individuellere Lösungen anbieten – damit ist der X400 von German RepRap für uns ein Gewinn auf der ganzen Linie.“