Startschuss in eine neue Ära

Um Werkzeuge und Komponenten schneller, effizienter und billiger zu produzieren, nutzt ein englischer Hersteller hochwertiger, pneumatischer Bauteile die Lasersintertechnologie von 3D Systems. Im Vergleich zu traditionellen Herstellungsmethoden profitieren seine Kunden vor allem von der gesteigerten Produktivität. Inzwischen ist das Lasersintern erste Wahl für jedes seiner neuen Spritzgussvorhaben und der Schlüssel zum Erfolg: KV hat alle Hände voll zu tun, seine Kunden mit weiteren maßgeschneiderten Prototypen und Endprodukten zu versorgen.

Die KV Ltd. wurde 1988 in Milton Keynes in England gegründet und entwirft, entwickelt und produziert qualitativ hochwertige pneumatische Bauteile, unter anderem Ventile, Zylinder, Vakuumgeräte, Zubehör, Hilfs-mittel und Luftaufbereitungsanlagen. Die Bauteile werden in Industriezweigen wie Transport, Pharmazie, Medizin, Verfahrenstechnik, Halbleiter und Nahrungsmittel eingesetzt. Rund 250 Mitarbeiter arbeiten in England, USA, Indien, Spanien, Holland und Frankreich.
 Warum sich KV bei der Fertigung der neuen, kolbenstangenlosen Ultraline-Zylinder für den Einsatz der Lasersinter-Technologie entschied, zeigt die nachfolgende Praxiserfahrung: Die neuen Zylinder sind raumsparender als herkömmliche, pneumatische Zylinder und vereinen viele innovative und ergonomische Eigenschaften. Sie wurden besonders auf Zug-, Industrie- und Fahrzeugtüren zugeschnitten und haben sich auch unter erschwerten Bedingungen bewährt. Zudem können sie an den Einsatzbereich angepasst werden, sind schnell lieferbar und reduzieren Kosten. Bei der Fertigung entschied KV, auch die Kunststoffkomponenten selbst zu produzieren, um so mehr Kontrolle über die Herstellung und Lieferung der Zylinder zu erhalten und die Produktionszeit insgesamt effizienter zu gestalten. Traditionelle Herstellungsverfahren hätten dieses Vorhaben nicht ermöglichen können und der Zeitraum von der Planung bis hin zur Fertigung hätte mindestens ein Jahr betragen.
 KV beschloss, Spritzgusswerkzeuge mit 3DSystems SLS Anlagen (Selektives Lasersintern) und LaserForm Material herzustellen. Dazu Paul Gray, Geschäftsleiter der Advanced Manufacturing Technologies bei KV: „Wir entschieden uns für einen Partner, mit dem wir auch eine längerfristige Zusammenarbeit eingehen können. Dies hatte dann zur Folge, dass wir Ultraline viel schneller als mit konventionellen Herstellungstechniken auf den Markt bringen konnten. Durch den Einsatz bisheriger Verfahren hätte das Projekt 350000 Euro gekostet. Mit der 3D Systems SLS Anlage kamen wir auf etwa 84000 Euro. Mit eingerechnet ist die steile Lernkurve, die unsere Designer und das Spritzgussteam durchliefen.“
 Mit der SolidWorks CAD Software entwarf KV die Werkzeuge und setzte die ersten spritzgussgefertigten Komponenten innerhalb von sieben Tagen in der Montage ein. Nachdem das Werkzeug hergestellt war, handelte es sich nur noch um Stunden, bis die ersten Teile gefertigt wurden. Wie bei allen Spritzgussarbeiten kann man sich jedoch nie über die Genauigkeit eines Teiles sicher sein, bevor es das erste Mal aus der Maschine kommt. Würde dieses Teil einen Fehler aufweisen, oder eine Optimierung durch den Einsatz konventioneller Technik benötigen, müsste KV den kompletten Prozess erneut be-ginnen. Durch den Einsatz der 3D Systems SLS Anlage mit LaserForm Material konnte das Team das Konzept des Werkzeugeinsatzes verbessern und den Fertigungsprozess erneut starten. Fehler und Nachbearbeitungen, die bisher acht Wochen in Anspruch genommen hätten, konnten innerhalb nur einer Woche korrigiert werden.
 Vom Entwurf über Prototypen bis hin zur Fertigung von Werkzeug-einsätzen und Metallkomponenten wurde die Sintertechnologie von 3D Systems eingesetzt. Die Teile aus Nylon zu sintern, bevor die Werkzeuge erstellt werden, ermöglicht den Technikern den Entwurf zu verfeinern noch bevor der Fertigungsprozess anläuft. Dies bedeutet eine beträchtliche Zeitersparnis und Kostensenkung. Insgesamt benötigte die Herstellung aller Ultralineteile weniger als 16 Wochen. Dieser Zeitraum umfasste das Verfahren vom Entwurf bis hin zu Kunststoffteilen und benötigte 20 Werkzeugsets, die alle mit einer SLS Anlage gefertigt wurden. Andere Methoden hätten allein acht Wochen pro Werkzeug in Anspruch genommen. Paul Gray bestätigt, dass trotzt einiger „Kinderkrankheiten“ und einzelner Rückschläge das gesamte Vorhaben schließlich unglaublich erfolgreich war: „Die Oberflächenbeschaffenheit ist nicht ganz so gut wie sie sein könnte und müsste nachpoliert werden, um eine wirklich gute Qualität bieten zu können. Mit durchdachten Entwürfen kann man jedoch die Bearbeitung und Polierung der Werkzeuge auf die lediglich notwendigen Oberflächen minimieren. Das Ultraline-Projekt war für uns der Startschuss in eine komplett neue Ära. Jetzt betrachten wir das Lasersintern als die erste Wahl für jedes neue Spritzgussvorhaben, das wir beginnen. Es ist ein Produktionsstandard. Projekte, die wir in der Vergangenheit niemals für möglich gehalten hätten, erscheinen nun machbar.“ Und weiter: „Wir hätten niemals in Betracht gezogen, für ein 7000 bis 14000 Euro-Projekt eigens Werkzeuge zu fertigen. Aber heute bräuchten es auch nur 5800 Euro zu sein und es ginge auch. Wir können die Werte der einzelnen Komponenten effizienter berechnen und komplexe Teile selbst bei geringen Stückzahlen um die Tausend noch ökonomisch produzieren.“
 KV hat auch an einem Projekt zur Herstellung manueller Überbrückungen für pneumatische Ventile gearbeitet. Das Unternehmen entschied sich, die bisher aus Kunststoff gefertigten Teile fortan aus Metall zu bauen. Der Fertigungsprozess wurde fast ausschließlich mit einer SLS Anlage durchgeführt.
www.3dsystems.de