Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 01/2017, 20.01.2017

Additives Design halbiert Herstellkosten

Die BioStruct GmbH konzentriert sich auf Engineering im Bereich der additiven Fertigung. Ziel ist es, unter optimaler Ausnutzung der Gestaltungsfreiheit eine möglichst umfassende Funktionsintegration zu erzielen und so die Produktionskosten zu senken.

(msc) Im Fokus steht beim Ingenieurbüro BioStruct die Funktion des Bauteils. Mit Simulationstools können bionische Strukturen entworfen werden, bei deren Umsetzung ein Minimum an Materialverbrauch bei einem Maximum an Funktion erreicht wird. Dies gelingt nur dank der fast grenzenlosen Freiheit in pulverbasierten additiven Fertigungsverfahren. Die Fertigung der Bauteile übernimmt anschliessend an den Engineering-Prozess die Firma Rapid Manufacturing Stebler.

Im vorliegenden Beispiel beauftragte ein Kunde Rapid Manufacturing direkt mit der Fertigung einer Transportsicherung, deren Geometrie mit ihren vier abstehenden Pins mittels Einsatz von Fertigungstechnologien nur unwirtschaftlich herzustellen war.Zudem stellte sich heraus, dass die Funktion zu steif war.

Der Kunde wünschte deshalb neu eine Baugruppe, bestehend aus drei Kunststoffteilen, mit einer integrierten Federung. Die Kalkulation des Sets ergab einen Preis, der rund 40 Prozent teurer war als das zu steife einzelne Teil. Rapid Manufacturing wies deshalb den Kunden darauf hin, dass die von ihm gewünschte Federung grundsätzlich auch direkt im Bauteil realisierbar wäre. An diesem Punkt wurde BioStruct mit der Konstruktion eines solchen Bauteils beauftragt.

Mit der ursprünglichen Baugruppe war das Ziel verfolgt worden, eine sensitive Lagerung eines Rotors im Stillstand zu schützen. Das Bauteil konnte dank der Feder linear bewegt werden. Damit konnten die Toleranzen ausgeglichen und eine definierte Kraft aufgebracht werden.

Bei der Optimierung der Konstruktion realisierte das Team von BioStruct die Idee, an Stelle von drei lasergesinterten Teilen sämtliche Funktionen in einem einzigen Bauteil zu vereinen. Nach Rücksprache mit dem Kunden wurde die Fertigung in Auftrag gegeben. Das Bauteil wird jetzt ohne zusätzliche Montage komplett funktionsfähig hergestellt.

Eine Knacknuss bei der Konstruktion bildete der integrierte Federmechanismus aus Kunststoff. Hier orientierten sich die Ingenieure von BioStruct an Lösungsansätzen aus verschiedensten Disziplinen. Besondere die Frage, wie man eine Feder integriert und diese gleichzeitig gespannt werden kann, sorgte für rauchende Köpfe. Das abgesetzte Gehäuse ermöglichte es schliesslich, eine doppelte Blattfeder ebenfalls direkt aus Polyamid zu fertigen. Mithilfe von zwei Schnapphaken kann das rote Teil nach der Produktionsposition um 90 Grad gedreht werden (Abbildung 1). Dadurch wird die nötige Spannung erreicht. Somit sind sämtliche gewünschten Funktionen integriert und das Bauteil ist voll einsatzfähig.

Mit der angestrebten Stückzahl von gut 100 Stück pro Jahr rechnen sich die zusätzlichen Entwicklungskosten bereits nach einem Zeitraum von knapp 1,5 Jahren. Das Beispiel zeigt eindrücklich, dass dank der neuen Designmöglichkeiten enormes Potential in der additiven Fertigung steckt.

BioStruct GmbH
8640 Rapperswil, Tel. 079 563 44 16
info@biostruct.ch

Rapid Manufacturing Stebler
8153 Rümlang, Tel. 044 818 00 88
info@rapidmanufacturing.ch



Das additiv gefertigte Bauteil mit integrierten Blattfederpaketen; seine Gestaltung erlaubt eine Drehbewegung. (Grafiken: BioStruct )


Die ursprüngliche, vierteilige Baugruppe mit Spiralfeder Baugruppe mit Spiralfeder.


Produktionsposition mit abgesetztem Gehäuse.

Am Rand bemerkt

Wettbewerb

Die BioStruct GmbH schreibt einen Wettbewerb aus, in dem der Sieger eine Baugruppenoptimierung im Wert von 5000 CHF, ausgeführt durch BioStruct, gewinnt. Mitmachen können alle, die eine konkrete Baugruppe planen oder in Arbeit haben und davon ausgehen, dass mit einer Optimierung Einsparungen zu erreichen sind. Sie müssen leidglich ihren Baugruppen- oder Projektbeschrieb an BioStruct einsenden. Die Arbeit, bei der mittels additiver Fertigungstechnologie die höchsten Einsparungen zu erreichen sind, gewinnt den Preis.

Einsendeschluss ist der 31. März.

Die Gewinner werden Mitte April bekannt gegeben. Sie werden von BioStruct direkt benachrichtigt. Weitere Informationen finden Sie unter:

www.biostruct.ch/wettbewerb