Kritische Ersatzgussteile werden mit Sand-3D-Druck schnell geliefert

Jul 23, 2023

Teile diesen Artikel

Kritische Ersatzteile und schwer zu beschaffende Gussteile leiden häufig unter langen Vorlaufzeiten, die meist auf die Wartezeit bei der Beschaffung herkömmlicher Modelle oder Kernkästen zurückzuführen sind. Die teure Anschaffung von aus Holz oder Metall gefertigten Werkzeugen für Kleinserien oder einmalige Gussteile ist oft nicht kosteneffektiv.

Doch die kritischsten Gussteile, oft für Infrastruktur- oder Transportanwendungen, sind sehr gefragt und Verzögerungen in der Lieferkette kommen immer häufiger vor. Disruptive Technologien treiben das Wachstum der nächsten Generation von Metallgussteilen voran.

Beim digitalen Sandguss mittels Binder-Jet-3D-Druck entfallen die hohen Kosten und monatelangen Vorlaufzeiten herkömmlicher Gießereiwerkzeuge. Beim Sand-3D-Druckverfahren werden digitale Daten verwendet, um Werkzeuge zu ersetzen, indem Formen und Kerne direkt aus CAD-Dateien in Sand gedruckt werden. Es entstehen keine Verzögerungen beim Warten auf die Erstellung neuer Muster oder die Reparatur von Kernkästen nach Jahren der Lagerung. Altteile können geliefert werden, ohne dass die Vorabkosten für die Erstellung neuer Werkzeuge anfallen, um ein einzelnes, aber wichtiges Ersatzmetallgussteil bereitzustellen.

Risikoreduzierte Lieferketten mit Sand-Binder-Jetting zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen direkt aus digitalen Modellen, die Durchlaufzeiten, Werkzeuginvestitionen und Gussfehler drastisch reduzieren

Gießereien profitieren ebenso wie Hersteller in anderen Industriezweigen von der Integration des 3D-Drucks zur Lösung von Herausforderungen in der Lieferkette, arbeiten effizienter und übertreffen gleichzeitig die Erwartungen der Kunden, indem sie schnelle Gussteile für Ersatzteile liefern.

Sand-3D-Druck wird seit mehr als zwei Jahrzehnten in Gießereien zur Herstellung von Metallgusswerkzeugen eingesetzt und die heutigen Binder-Jetting-Systeme produzieren Präzisionsformen und Kerne in Produktionsvolumen. Ein industrieller Druckkopf trägt selektiv ein Bindemittel in ein Bett aus Sandpartikeln auf und erzeugt so eine dünne Schicht nach der anderen ein festes Teil, ähnlich wie beim Drucken auf Papierbögen.

ExOne arbeitet daran, den Bedarf an Sand-3D-Drucktechnologie zu quantifizieren, um einen Rahmen für die Beschaffung schneller Ersatzmetallgussteile zu schaffen. Gemeinsam mit Partnern in verschiedenen geschäftskritischen Branchen arbeiten wir an der Entwicklung definierter Attribute und zugehöriger Schwellenwerte, um eine Methode zu etablieren, wann es effizient und wirtschaftlich ist, Gussteile aus digitalen Formen und Kernen zu beschaffen.

Die Vorteile des 3D-Drucks können auch genutzt werden, um die Qualität schwer zu beschaffender Komponenten zu verbessern, bei denen es beim Gießen häufig zu Qualitäts- und Konsistenzproblemen kommt. Der Formenbau mit Binder Jetting bietet eine Designfreiheit, die Innovationen bei Gusswerkzeugen ermöglicht – die Schaffung komplexer, konsolidierter Geometrien, die eine Gewichtsreduzierung und eine optimierte Teileleistung ermöglichen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht möglich sind.

Die Designfreiheit der additiven Fertigung eröffnet Vorteile wie die Kernkonsolidierung für weniger Ausschuss oder organische Rigging-Funktionen, die erfolgreiche erste Gussteile unterstützen, um präzise, ​​kritische Gussteile schnell in Betrieb zu nehmen.

Schiffsmotoren werden in rauen Umgebungen betrieben und sind ständig Feuchtigkeit und Wasser, oft Salzwasser, ausgesetzt, das die Motorkomponenten beschädigt. Da Dieselmotoren eine Verbrennung durch hohen Zylinderdruck und Hitze erzeugen, müssen sie mit hohen Verdichtungsverhältnissen laufen, um genügend Wärme für die Selbstzündung des Dieselkraftstoffs zu erzeugen.

Zylinderköpfe sind kritische Komponenten im Motor, die andere wichtige Teile wie die Einspritzdüsen sowie Einlass- und Auslassventile tragen. Sie befinden sich oben auf dem Buchsenflansch und sind mit Schrauben und Muttern am Zylinderblock befestigt. Sie sind extrem hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt und dehnen sich aus und ziehen sich zusammen, wenn sich der Motor schnell erwärmt und abkühlt.

Aufgrund dieser Umgebungsbedingungen müssen Schiffsdieselmotoren so gebaut sein, dass sie den extremen Drücken und hohen Kühlanforderungen standhalten.

Hi-Tech Marine Engineering, eine Werft in Thailand, hatte einen Zylinderkopf mit Rissen, die auf die große Belastung durch Überhitzung zurückzuführen waren. Da das Unternehmen jeden Tag in der Woche in Betrieb ist, musste das Frachtschiff schnell repariert werden, um es wieder in Betrieb zu nehmen. Die defekte Komponente war jedoch fast ein Jahrzehnt alt und wurde vom OEM-Zulieferer nicht mehr produziert. „Die Zeit bis zur Lieferung ist in unserem Geschäft von entscheidender Bedeutung – wir können nicht auf Teile warten, da wir im Dauerbetrieb sind, daher brauchen wir schnelle Lieferungen im Rahmen des Budgets“, sagte Aomthep CheinSuwan, Eigentümer von HiTech Marine.

Ein herkömmliches Ersatzteil hatte eine Vorlaufzeit von über 10 Monaten und war mit sehr hohen Investitionskosten verbunden. Da es sich beim Zylinderkopf um ein Altteil ohne Werkzeug handelt, müssten zur Herstellung des Ersatzgussteils zunächst ein völlig neues Muster und ein neuer Kernkastensatz hergestellt werden. Dennoch benötigte Hi-Tec Marine innerhalb von vier Wochen ein Ersatzteil, jede Bestellung im Ausland würde mindestens acht Wochen in Anspruch nehmen und die Versandkosten erhöhen.

Speed ​​3D Mold, ein Guss- und Prototypenentwicklungsbetrieb mit Sitz in Thailand, hatte die Lösung, ein qualitativ hochwertiges Ersatzteil mit kurzer Lieferzeit anzubieten. „Für unsere Kunden in der Schifffahrtsindustrie, wo es viele alte Teile gibt, die ausgetauscht werden müssen, ist Geschwindigkeit der wichtigste Faktor für eine rechtzeitige Wartung, um die Systeme betriebsbereit zu halten“, sagte Nattinee Valun-araya, Head of Engineering bei Speed ​​3D Mold

Mit über einem Jahrzehnt Erfahrung in der Unterstützung von Gusssimulationen, Sand-3D-Druck sowie Prototypen- und Ersatzguss unterstützte die technische Abteilung von Speed ​​3D Mold Hi-Tech Marine mit Reverse-Engineering-Dienstleistungen. Das Team scannte das Originalteil in 3D, um eine digitale CAD-Datei zu erstellen, die zur Entwicklung eines 3D-gedruckten Form- und Kernpakets zum Gießen einer neuen Komponente verwendet werden konnte. Beim Binder-Jet-3D-Druck sind für die Herstellung des Ersatzgussteils keine harten Werkzeuge erforderlich, sondern die Form und die Kerne werden direkt aus der CAD-Datei Schicht für Schicht im Sand aufgebaut.

Mit dem digitalen Guss war Speed ​​3D Mold außerdem in der Lage, schnelle Iterationen des Teils durchzuführen, um die optimale Qualität für den Ersatzzylinderkopf von Hi-Tech Marine sicherzustellen. Das Teil wies viele komplexe Merkmale auf, darunter große Dickenunterschiede und kleine Kühlkanäle, konnte jedoch mit dem digitalen Gussverfahren problemlos modifiziert werden. Die Designfreiheit der additiven Fertigung ermöglichte es Speed ​​3D Mold außerdem, das Design des Kühlkanals zu aktualisieren und das Spannsystem frei in der Form zu platzieren, ohne die herkömmlichen Einschränkungen beim Gussdesign.

Das komplexe Formpaket mit den Maßen 725 x 630 x 572 mm enthielt 19 Teile, die auf dem S-Max-Binder-Jetting-System in nur 10 Stunden 3D-gedruckt wurden, ohne unerwartete Fehler in Abmessung oder Form.

Der fast 100 kg schwere Ersatzzylinderkopf wurde aus Grauguss gegossen und die endgültige Komponente wurde in nur zwei Wochen an Hi-Tech Marine geliefert. Die große Kapitalinvestition für die Herstellung von Werkzeugen für nur ein Ersatzteil wäre nicht wirtschaftlich gewesen, aber die Lösung von Speed ​​3D Mold zum direkten Drucken des Formpakets mit ExOne Sand-Binder-Jetting kann im Vergleich zur herkömmlichen Produktion 40 % einsparen.

Ein herkömmlicher Ersatzguss hatte eine Vorlaufzeit von 10 Monaten für die Werkzeugbestückung – dieser Ersatz wurde im Sand-3D-Druck hergestellt und innerhalb von Wochen geliefert

Suchen Sie nach weiteren Lösungen für Ihre komplexen Produktionsherausforderungen? Registrieren Sie sich für unser bevorstehendes Webinar „Wie 3D-Druck heute Herausforderungen in der Lieferkette lösen kann“.

Bleiben Sie über alle Neuigkeiten aus der 3D-Druck-Branche auf dem Laufenden und erhalten Sie Informationen und Angebote von Drittanbietern.

Teile diesen Artikel

Siemens Energy und DNV automatisieren die Qualitätskontrolle und Zertifizierung des 3D-Metalldrucks

Was wir über die Dental-3D-Druckbranche wissen, wird sich bald ändern

3D-Design

3D-gedruckte Kunst

3D-gedrucktes Essen

3D-gedruckte Waffen

Am 1. Juni eröffnete TPM, ein Unternehmen für Digitalisierungslösungen mit Sitz in Greenville, South Carolina, sein neues Additive Manufacturing (AM) Lab, ebenfalls in Greenville. TPM verkauft Hardware, Software und Materialien für...

In der Zusammenfassung dieser Woche macht Stratasys einige Stationen auf seinem Roadtrip und die TCT 3Sixty findet in Birmingham statt. Es gibt auch Webinare zum Thema Automotive 3D-Druck, Elektronik...

Siehe das Update am Ende dieses Artikels. In einer der wohl größten Nachrichtenwochen der 3D-Druckbranche meldet sich der Pionier der additiven Fertigung (AM) 3D Systems (NYSE: DDD)...

Heute sprechen wir über alle Fusionsmöglichkeiten, die Desktop Metal, Stratasys, Nano Dimension und 3D Systems bieten. Es scheint, als ob die meisten Leute in dieser Branche öffentlich sagen ...

Laden Sie Ihre 3D-Modelle hoch und lassen Sie sie schnell und effizient drucken.

Site-Sponsor

Veranstaltungen

Additive Fertigungsstrategien

Networking & Intelligence Summit, 6.–8. Februar 2024

Arbeitsplätze

3D-Druckaufträge auf der ganzen Welt.

Abonnieren Sie unseren E-Mail-Newsletter

Bleiben Sie über alle Neuigkeiten aus der 3D-Druck-Branche auf dem Laufenden und erhalten Sie Informationen und Angebote von Drittanbietern.

3D-Druckanleitungen