Herstellung von Leichtbaulagern
Die Kunst des Weglassens
Laser gesinterte Aluminiumringe machen es möglich, im Inneren der Ringe eine Art Wabenstruktur zu erstellen. Das spart Gewicht ein und gewährleistet gleichzeitig die nötige Steifigkeit. Integrierte Drahtwälzlager nehmen die Belastungen auf und sorgen im Einsatz für die gewünschte Präzision.
Leichtbaulager lassen sich direkt in die umschließende Konstruktion integrieren und eignen sich so z.B. auch für MRK-Roboter. (Bild: Franke GmbH)
Leichtbau ist die Fähigkeit, überall dort Material wegzulassen, wo es nicht gebraucht wird. Das Unternehmen Franke setzt genau hier an und entwickelt Leichtbaulager, deren umschließende Teile bezüglich Materialeinsatz und Wandstärken genau an die auftretenden Belastungen der Anwendungen angepasst sind. Bei der Festlegung der Teilegeometrie sind herkömmlichen Herstellungsverfahren allerdings oftmals Grenzen gesetzt. Nicht alles, was auf dem CAD-Bildschirm gut aussieht, kann aufgrund von fertigungstechnischen Beschränkungen oder ökonomischen Restriktionen auch realisiert werden.
3D-Drucklager mit filigraner Wabenstruktur und integriertem Drahtwälzlager (Bild: Franke GmbH)
Umkehr herkömmlicher Methoden
3D-Druck mischt die Karten neu und ermöglicht durch das additive Verfahren eine Umkehr herkömmlicher Methoden. Ging es in der Vergangenheit in der Regel um die Abtragung von Material, zum Beispiel in Form von Spänen, ergeben sich durch den schichtweisen Aufbau von Bauteilen völlig neue Möglichkeiten der Gestaltung. Innere Wabenstrukturen, veränderliche Wandstärken und sogar ein Mix in der Beschaffenheit des Materials sind möglich und helfen dabei, filigraner und leichter zu werden. Lasersintern ist dabei eine der vielversprechenden Varianten im Bereich additiver Verfahren für Werkstücke aus Metall oder Kunststoff. Wie der Name schon sagt, kommt ein hochenergetischer Laserstrahl zum Einsatz. Er erhitzt das Metallpulver an definierten Punkten und lässt es verschmelzen. Sobald eine dünne Pulverschicht bearbeitet ist, senkt sich die Arbeitsplatte ein Stück weit ab, neues Pulver wird darauf verteilt und erneut punktuell verschmolzen. So geht das Schicht für Schicht bis zum fertigen Werkstück. Am Ende kann die erkaltete Form entnommen und das überschüssige Material für weitere Werkstücke verwendet werden.
Breites Anwendungsspektrum
Um aus 3D-gedruckten Bauteilen belastbare Präzisionslager zu machen, wird nun ein Franke-Drahtwälzlager in die Lagerschalen integriert. Beim Prinzip des Drahtwälzlager wird die Performance nur zu einem geringen Teil von der umschließenden Konstruktion beeinflusst. Sämtliche Belastungen werden von den Laufringen der Drahtwälzlager aufgenommen. Beschaffenheit und Material der umschließenden Konstruktion sind daher frei wählbar und diese Art von Wälzlagern gut für 3D-Komponenten geeignet. Anwendungen für 3D-Drucklager gibt es überall dort wo Gewicht eine Rolle spielt, Antriebsenergie eingespart werden soll oder die Art des Werkstoffs entscheidend ist. Zielbranchen sind Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau oder die Medizintechnik. Auch MRK-Roboter, die klein und leicht den Menschen Aufgaben abnehmen sollen, können von 3D-gedruckten Leichtbaulagern profitieren.
