Als Zulieferer von General Motors produziert Tooling & Equipment International (TEI) Gusskerne für die Serienproduktion großformatiger, gewichtssparender Strukturbauteile für den Cadillac Celestiq. Zum Einsatz kommt dabei der weltweit größte 3D-Sanddrucker, der VX4000 von Voxeljet.
Was mit einem Dreijahresvertrag über 500.000 Liter 3D-gedruckten Sand begann, entwickelte sich zu einer Erfolgsgeschichte: Seit 2018 arbeitet TEI, ein Experte für hochkomplexe Gussteile für die Maschinenbau- und Fertigungsindustrie, mit Voxeljet zusammen. TEI ist das einzige Unternehmen in den USA, das drei VX4000 3D-Drucker von Voxeljet besitzt, die mit einem Bauvolumen von 4 x 2 x 1 Metern zu den größten 3D-Sanddruckern der Welt gehören. Mit der dritten VX4000 hat TEI nun seine additive Fertigungskapazität auf bis zu 2,5 Millionen Liter pro Jahr erweitert. Damit ist das US-Unternehmen in der Lage, weitere technisch anspruchsvolle Projekte wie die Serienfertigung von Leichtbaukomponenten für die Unterbodenstruktur des vollelektrischen Cadillac Celestiq zu realisieren.
Jedes Gussteil ersetzt bis zu 40 Komponenten
Die neuartige Unterbodenstruktur besteht aus sechs großen Präzisionssandgussteilen aus Aluminium. Um die komplexen Strukturen so wirtschaftlich und leicht wie möglich zu realisieren, setzt TEI bei der Produktion aller Innenkerne auf additive Fertigung. Dadurch lassen sich Versteifungsmerkmale in die Hohlprofile einarbeiten, was mit konventioneller Fertigung nicht wirtschaftlich machbar ist. Insgesamt 51 additiv gefertigte Sandkerne werden bei der Produktion eines jeden Fahrzeugunterbodens verwendet. TEI druckt diese mit den VX4000-Druckern, von denen jeder in nur einer Nacht Hunderte von Innenkernen für mehrere Fahrzeugsätze druckt.
Nach dem Druck werden die Kerne geglättet, mit einer feuerfesten Beschichtung versehen, in Sandformen eingelegt und schließlich in einem Niederdruck-Füllverfahren gegossen. Jedes der sechs Gussteile reduziert die Anzahl der Teile um 30 bis 40 Komponenten im Vergleich zu einer typischen gestanzten Konstruktion. Da jedes Strukturteil über vollständig bearbeitete Schnittstellen verfügt, lassen sich die sechs Gussteile präzise montieren und sehr enge Toleranzen für die Fertigung der Baugruppen einhalten.
Kurze Lieferzeiten für gewichts- und designoptimierte Leichtbauteile
Der großformatige Formen- und Kerndruck auf den VX4000 3D-Druckern macht die Produktion im Vergleich zur konventionellen Fertigung schlanker und damit schneller und wirtschaftlicher. Es müssen deutlich weniger Bauteile produziert werden, was die Montage vereinfacht und beschleunigt.
„Durch den Wegfall von Werkzeugen und dank des großen Bauvolumens der VX4000-Drucker können wir die Lieferzeiten erheblich reduzieren und Leichtbaukomponenten mit optimierten Topologien fertigen. Auf herkömmliche Weise wäre das nicht möglich“, erklärt Oliver Johnson, Präsident der TEI. Darüber hinaus ermöglicht der 3D-Sanddruck völlig neue Designs und Leichtbaustrukturen. Das Ergebnis sind geometrisch optimierte Teile, die für die Automobil- und Luftfahrtindustrie sehr wichtig sind. Was für die Umsetzung bei den Zulieferern wichtig ist: Neue funktionsoptimierte Designs lassen sich mit den VX4000 3D-Druckern schnell und flexibel realisieren und gedruckte Kerne können einfach in eine bestehende Produktion integriert werden.
„Gemeinsam werden wir die additive Fertigungstechnologie in der industriellen Fertigung weiter etablieren und unsere Zusammenarbeit intensivieren“, sagt Michael Dougherty, Managing Director bei voxeljet America Inc. „Wir sind stolz darauf, das Unternehmen mit unserer einzigartigen 3D-Drucktechnologie zu unterstützen und einmal mehr zu zeigen, dass unsere gedruckte Gusstechnologie Einzug in die Produktion hält und noch nie dagewesene Designs ermöglicht.“ (eve)
