Spezialprofile auf Zahnriemen im 3D-Druck
Zahnriemen in Maschinen und Produktionsanlagen werden für schlupffreie Übersetzungen in Riemenantrieben verwendet und übernehmen Präzisionsarbeit beim Transport und der Positionierung. Profile auf dem Zahnriemenrücken wurden bisher im aufwendigen Spritzgussverfahren hergestellt und aufgeschweißt. Das neue von BRECO patentierte 3D-Druckverfahren bietet gänzlich neue Möglichkeiten. Bei der Entwicklung des optimalen Profils und der schnellen Umsetzung unterstützen die Spezialisten von Hilger u. Kern Industrietechnik mit individueller Projektbegleitung und Beratung.
Für präzise Positionierung und einen kontinuierlichen Materialfluss sorgt der ideale Zahnriemen mit passenden Profilen, sogenannten Nocken in ihrer Funktion als Mitnehmer. Bei der Auswahl des passenden Riemens und der geeigneten Profile auf dem Riemenrücken begleitet und berät Hilger u. Kern Industrietechnik mit langjährigem Expertenwissen im Sondermaschinenbau. Bei der Konstruktion stand der sichere und schnelle Transport einzelner Werkstücke vor besonderen Herausforderungen: Jede Bearbeitungsstation veränderte die Form des Fertigungsteils. Zahnriemen mit vier verschiedenen Profilen waren daher nötig.
Spezial-Profile im 3D-Druck
Profile für den Zahnriemenrücken wurden bisher im Spritzgussverfahren hergestellt. Daher war es zunächst notwendig, für jedes Profil ein eigenes Spritzgusswerkzeug herzustellen. Anschließend wurden die einzelnen Profile manuell im Spiegelschweißverfahren auf den Riemen geschweißt. Über 2.600 Standard-Profile bietet die Firma BRECO Antriebstechnik aus Porta Westfalica, für die Hilger u. Kern seit über 50 Jahren erfolgreicher Vertriebspartner ist. Doch stand im Sondermaschinenbau – nicht ungewöhnlich – gleich zu Beginn fest: Die Anforderungen der Konstrukteure waren zu spezifisch. Zudem war eine schnelle Lösung erforderlich.
Mit Hilfe des von BRECO entwickelten, patentierten 3D-Druckverfahrens konnten die Vorgaben schnell umgesetzt werden. Anhand einer CAD-Zeichnung werden die Profile – in der geforderten Geometrie, Anordnung und der benötigen Stückzahl – vollautomatisch direkt auf den Zahnriemenrücken gedruckt. Das additive Fertigungsverfahren erlaubt eine sehr hohe Geometriefreiheit – fast unbegrenzt ist die mögliche Profil-Vielfalt.
Schnelle Entwicklung und wirtschaftliche Umsetzung
Innerhalb weniger Tage konnten die kurzfristig verfügbaren Prototypen auf ihre optimale Form geprüft werden. „Die Entwicklungszeit ist wesentlich kürzer, da es keine Wartezeit bei der Fertigung oder Optimierung der Spritzgusswerkzeuge gibt“, erklärt Christian Engelhorn, Leiter der Industrietechnik bei Hilger u. Kern. „Erweist sich das Profil als suboptimal, wird die Zeichnung angepasst.“ Das spiegelt auch die niedrigeren Kosten wider: Die Fertigung benötigt weder Vorlaufzeit noch aufwendige Werkzeugherstellung, bei einem geringeren Materialverbrauch. Die leicht rauere Materialoberfläche, der typische „Treppeneffekt“, hat keinen Einfluss auf die Funktionalität und Qualität. Das Filament aus thermoplastischem Polyurethan für den 3D-Drucker ist auf das Riemenmaterial abgestimmt. Die Zug- und Abscherversuche zeigen: Die erreichten Werte sind fast identisch zu den spiegelgeschweißten Profilen.
Individuelle Begleitung und Beratung
Für kleine Losgrößen und Prototypen ist das 3D-Druckverfahren ideal. Größere Stückzahlen erfordern eine längere Fertigungszeit im 3D-Drucker, da jeder Mitnehmer einzeln auf den Zahnriemen gedruckt wird. Deshalb wird bei der Projektbegleitung jede Anfrage zunächst auf die wirtschaftliche Umsetzung und insbesondere den verfügbaren Zeithorizont bei der Umsetzung geprüft.
„Der 3D-Druck ergänzt das konventionelle Herstellungsverfahren“, stellt Christian Engelhorn abschließend fest. „Bei Sonderanfertigungen ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für unsere Kunden, die wir schnell und individuell realisieren können.“ Für das Unternehmen im Sondermaschinenbau konnte die individuelle Projektbegleitung den Entwicklungsprozess schneller vorantreiben und mit verschiedenen Ausführungen die Konstruktion optimieren. Umsetzung und Lieferung erfolgten sehr präzise und punktgenau.
