Schneller Prototypenbau – Verschleißfeste Kunststoffzahnräder aus dem 3D Drucker

igu-blog-adm | 16. August 2018

Den großen Durchbruch hat die E-Mobilität bislang nicht erlebt. Einer der Gründe dafür: Die Ladeinfrastruktur steckt in den Kinderschuhen. Vielen Autofahrern reichen die Möglichkeiten des Stromtankens nicht aus. Ändern will das Easelink. Das Unternehmen aus Graz hat das „Matrix Charging“ entwickelt, ein Ladesystem, das aus zwei Komponenten besteht. Auf dem Parkplatz ist ein Ladepad montiert, welches an das Stromnetz angeschlossen ist. An der Unterseite des E-Autos befindet sich ein Konnektor, der sich beim Parken auf das Pad absenkt. Die Stromübertragung beginnt automatisch, ohne dass der Fahrer ein Kabel anschließen muss – ähnlich wie beim induktiven Laden, allerdings mit bis zu zehnfacher Ladeleistung und mit 99 Prozent Übertragungswirkungsgrad. Bei der Entwicklung müssen die Konstrukteure sich einem serienreifen Bauteil langsam über mehrere Prototypen nähern. Geraten in dieser Phase Kosten und Zeitaufwand aus dem Ruder, kann die Prototypenherstellung zum Stolperstein werden. Doch Easelink hat bei der Fertigung der Bauteile Geschick bewiesen. Denn die Zahnräder in der Mechanik der Konnektor-Prototypen stammen aus dem 3D-Drucker.

Zahnräder schnell online konfiguriert

Zahnräder in 60 Sekunden online konfigurieren? Das bedeutet für Konstrukteure, dass sie sich künftig mit keiner aufwändigen Zahnradkonstruktion aufhalten müssen. Ein weiterer Vorteil in puncto Wirtschaftlichkeit ergibt sich daraus– es fallen nämlich keine Werkzeugkosten an. Der Konstrukteur muss lediglich das Zahnmodul wählen und die Anzahl der Zähne und die Drehmomentübertragung festlegen. Der Konfigurator erstellt ein 3D-Modell des Zahnrads, die Basis für den 3D-Druck. Ohne eine Computer-Aided-Design (CAD) Software lassen sich so hunderte Varianten einfacher Zahnräder und Doppelzahnräder realisieren.

Verschleißfeste Zahnräder ab 24 Stunden versandfertig

Industriedrucker stellen die Kunststoffzahnräder im Selektiven Lasersintern her. Nach nur 24 Stunden bis drei Tagen sind sie versandfertig. „Beim Prototypenbau sind hohe Flexibilität und rasche Lieferzeiten entscheidend“, sagt Easelink Gründer Hermann Stockinger. „Genau diese Eigenschaften schätzen wir an der Möglichkeit bei igus Zahnräder in einer Vielzahl an Varianten schnell über den Onlinekonfigurator auszuwählen und drucken zu lassen.“

Als Druckmaterial für Zahnräder eignet sich besonders das iglidur i6. Der Hochleistungskunststoff trotzt Umgebungstemperaturen von -40 bis +80 Grad Celsius, ist druckfest bis 44 Mpa und besitzt eine hohe Abriebfestigkeit. Dass er deutlich robuster als der klassische Kunststoff Polyoxymetylen (POM) ist, haben Labortests bewiesen. Dabei wurden Zahnräder mit 12 Umdrehungen pro Minute laufen gelassen und mit 5 Nm belastet. Das Ergebnis: Das 3D-gedruckte Zahnrad aus iglidur i6 war auch nach einer Million Zyklen noch voll funktionstüchtig, die Abnutzung kaum messbar. Anders ein gefrästes Zahnrad aus POM. Es war nach 321.000 Zyklen verschlissen und nach 621.000 gebrochen.