Additive Fertigung trifft auf Industrie 4.0

Additive Fertigung und Industrie 4.0 – zwei Themen, die die Industrie nachhaltig verändern. Den igus Ingenieuren gelang es jetzt, beides in einem einzigen Fertigungsschritt zu vereinen: Sensorik wird erstmalig in das additiv gefertigte Tribo-Bauteil per Multimaterial-Druck hineingedruckt. «Mit dem smarten 3D-gedruckten Lager ist uns jetzt ein echter Durchbruch gelungen», macht Tom Krause, Leiter Additive Fertigung bei igus, deutlich. «So wird vorausschauende Wartung auch für Sonderteile kostensparend möglich.» Weit vor dem Ausfall meldet das intelligente 3D-gedruckte Bauteil bereits, dass ein Austausch bevorsteht. Zudem kann es Überlast detektieren, um die Anwendung sofort zu stoppen und so weiteren Schaden an der Lagerstelle und der ganzen Anlage zu verhindern.

Verschleiss oder Belastung werden überwacht
Seit 2016 produziert igus bereits intelligente Verschleissteile in Energieketten, Gleitlagern sowie Linearführungen. Zu Beginn wurden Gleitlager im Lasersintern aus iglidur I3 hergestellt und die Intelligenz im Nachhinein in einem zweiten Verarbeitungsschritt eingebracht. Allerdings ist die Produktion intelligenter Sonderteile bei geringen Stückzahlen in diesem Fall aufwendig und teuer, da die nachgelagerten Arbeitsschritte sehr spezifisch auf das jeweilige Bauteil ausgelegt sind. Die Entwickler von igus sind jetzt mit einem neuen Verfahren in der Lage, in nur einem einzelnen Arbeitsschritt, solche intelligenten Verschleissteile herzustellen. Es sind keine weiteren Verarbeitungsschritte notwendig und intelligente Sonderverschleissteile können ab fünf Werktagen kosteneffizient produziert werden. Die Sensor-Schicht wird dabei an den zu belastenden Stellen des Bauteils aufgetragen. Auf Basis des Multimaterial-Drucks entstehen so verschleissfeste Bauteile mit integrierten Sensoren. Die Komponenten werden aus den Filamenten iglidur I150 oder iglidur I180 und einem speziell entwickelten elektrisch leitfähigen 3D-Druck-Material hergestellt, welches sich gut mit dem tribofilament verbindet.

Vorausschauende Wartung
Aktuell sind zwei Einsatzgebiete möglich: Befindet sich das elektrisch leitfähige Material zwischen den verschleissbeanspruchten Schichten, kann es vor Überlastung warnen. Denn ändert sich die Belastung, so verändert sich auch der elektrische Widerstand. Die Maschine kann angehalten werden und weitere Schäden lassen sich verhindern. Um die Belastungsgrenzen festzulegen, muss das Lager entsprechend geeicht sein. Ist die Leiterbahn hingegen in der Gleitfläche eingebracht, ist der Verschleiss über die Widerstandsänderung messbar. Predictive Maintenance, vorausschauende Wartung, wird bei dem 3D-Druck-Bauteil möglich. Die schmier- und wartungsfreie Tribo-Komponente zeigt ihren Austausch an, Anlagenstillstände werden dadurch im Vorfeld vermieden und die Instandhaltung planbar. Werden die 3D-gedruckten Komponenten zudem im Vorserienstadium eingesetzt, geben die erhobenen Verschleiss- oder Belastungsdaten schon im Vorfeld zusätzlich Auskunft über die Lebensdauer der einzelnen Komponente oder der geplanten Anwendung in der Serie. Anpassungen und Optimierungen im Entwicklungsprozess sind dadurch leichter möglich.

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