Digitale Produktentwicklung – Additive Fertigung

Bei der digitalen Produktentwicklung im Ventilatorenbau erschließen sich dem Entwickler ganz neue Möglichkeiten, um anforderungsgerechte, hocheffiziente Laufräder mit räumlich gekrümmten Schaufeln für hochtourige Ventilatoren zu konzipieren. 

Stellten bisher noch für den Entwickler bei dem klassischen Ventilatorenbauer fertigungstechnische Voraussetzungen eng gesetzte Formgebungszwänge, sowie knappe Budgetrahmen bei der Neuentwicklung kundenauftragsbezogener Individualprodukte unüberwindbare Hindernisse dar, zeigen heute Lösungsansätze wie der „Digitale Ventilatoren-Prüfstand“ und die „Additive Fertigung“ Wege zur Realisierung auf.  

Während ich in meinem Beitrag „Von der digitalen Produktentwicklung zum erweiterten Geschäftsmodell“ bereits ausführlich über die Chancen und kommerziellen Vorteile eines entwickelten „Digitalen Ventilatoren-Prüfstand“ berichtet und hierin aufgezeigt habe wie der Entwickler und Anbieter einer derartigen SaaS-Lösung auf einer entsprechenden Plattform auch hiermit monetäre Ziele verfolgen kann, zeigt der Markt auch der Fertigungsindustrie gleiche Zielsetzung auf. 

Auf der Suche nach Umsetzungsmöglichkeiten seiner digital entwickelten Ideen bieten heute bereits einige Firmen Dienste der Additiven Fertigung an. Schöne Beispiele hierzu liefern die Plattform mipart.com der Firma BAM GmbH, aber auch die Firma Mark 3D GmbH, um nur zwei Anbieter von vielen zu nennen. Gerade auch bei kundenauftragsbezogenen Individualprodukten bietet sich die Additive Fertigung oder auch Additive Manufacturing (AM) als Fertigungsverfahren an. So bietet z.B. pulverbasiertes Schmelzen mit einem Laser, wie dem Selektive Lasersintern (SLS) oder Selektive Laserschmelzen (SLM) bei dem der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht und mittels Laserstrahl entsprechend einer programmtechnisch vorgegebenen Bahn Schicht für Schicht lokal vollständig umgeschmolzen wird, eine kostengünstige Möglichkeit die Laufräder aus extremen Materialien herzustellen. Eine weitere innovative Technologie um Metall zu drucken zeigt der Metal X von Mark3D auf. In der Atomic Diffusion Additive Manufacturing kurz ADAM-Technologie besteht das Druckmaterial aus Kunststoff und einem Metallpulver in sehr hoher Konzentration. Gedruckt wird dann im FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) – komplett ohne giftigen Metallstaub. Darauf folgt der Sinterprozess und das Ergebnis ist ein über Nacht gefertigtes Metallteil. Durch den Sinterprozess erfolgt eine Atomare Diffusion. Durch die Hitze verschieben sich die Atome leicht und verkleben. Dadurch erreichen die Bauteile hervorragende mechanische Eigenschaften und eine enorme Steifigkeit auch in z-Richtung. 

Von reinem Kupfer über Edel- und Werkzeugstähle bis hin zu Inconel 615 oder in naher Zukunft auch Titanlegierungen.

Aber auch aus Werkstoffen wie dem Polyamid PA12 lassen sich beispielsweise mit der sogenannten Multi Jet Fusion Technologie (eine 3D Druck Technologie von HP) entsprechende Laufräder mit räumlich gekrümmten Schaufeln herstellen. 

Mit der Continuous Filament Fabrication kurz CFF-Technologie, ein Verfahren, das die Mark3D GmbH einsetzt, lassen sich sogar Laufräder aus ONYX (PA6 mit 15% Carbonfaseranteil) in Verbindung mit einer Carbon-Endlosfaser herstellen.

Mit anderen Worten, der Entwicklung von extrem hochtourigen Turbo-Laufrädern stehen sowohl von der Materialseite, als auch aus Kostensicht von der Fertigungsseite keine Hindernisse mehr im Weg. In Verbindung mit regelbaren, hochtourigen Antriebssystemen können sich hier dem Ventilatorenbauer ganz neue, erweiterte Märkte eröffnen.