3D-Druck profitiert von Komponenten „made in Germany“

Linearkomponenten von igus® machen die Produktion schnell und widerstandsfähig

Hohe Laufleistung, schmiermittelfrei und robust: So lauten die Anforderungen an Linearkomponenten in 3D-Druckern. Auch im ersten Seriendrucker des Kieler Unternehmens Kühling&Kühling müssen die entsprechenden Spezialprodukte von igus® hohe Beschleunigungen und Temperaturen bis zu 80 °C verkraften. Hochleistungskunststoffe, die die Führungen schnell und dabei leise machen, sorgen hier für zuverlässige Produktionsprozesse und qualitativ hochwertige Endprodukte. Die Drucker aus Norddeutschland bewähren sich bereits weltweit bei zahlreichen Kunden.

Anlagenentwickler treiben den 3D-Druck voran

Zu ihnen gehört seit 2012 auch das Unternehmen Kühling&Kühling mit Sitz in Kiel. Die beiden Gründer, die Mechatroniker Jonas und Simon Kühling, konzentrieren sich auf Open Source-Hardware-Entwicklung und -Produktion im Bereich der 3D-Drucker. Nach eineinhalbjähriger Entwicklungszeit läuft seit Ende 2013 das erste Produkt in Serie, der „RepRap Industrial“. Er ist eine kosteneffektive Lösung für zuverlässiges sowie hochqualitatives Rapid Prototyping, speziell im hochbeanspruchten Dauergebrauch, betonen die beiden Firmengründer. Die Anlage wird konstant weiterentwickelt und hat gerade mit der Version „v1.1.0“ ein grundlegendes Update sowie diverse Verbesserungen erhalten. Es lassen sich alle Materialien verarbeiten, die einige Grundspezifikationen erfüllen, wobei sich dies von hochfesten Thermoplasten, über fasergefüllte Kunststoffe bis hin zu gummi-elastischen Materialien erstreckt. Drucker, die für den heimischen Einsatz oder Modellbau zur Verfügung stehen, erlauben nur den Einsatz einer sehr eingeschränkten Palette an Druckmaterialien. Überwiegend wird hier ein sogenannter „Bio-Kunststoff“ verwendet, der auf Mais basiert und den technischen Anforderungen im industriellen Einsatz in der Regel nicht standhält. Denn dieser Kunststoff versagt bereits bei Temperaturen über 45 °C seinen Dienst – die Temperaturgrenzen in der Industrie liegen deutlich höher. Im Vergleich mit anderen 3D-Druckern für die industrielle Nutzung empfiehlt sich der „RepRap Industrial“ vor allem durch den Preis. Dieser liegt rund 25 bis 30 Prozent unter dem vergleichbarer Anlagen. Der Erfolg gibt Kühling&Kühling recht: Die Stückzahlen steigen kontinuierlich und haben sich innerhalb eines Jahres vervierfacht.

Hochwertige Zukaufkomponenten aus Deutschland

Während der Vertrieb weltweit ausgerichtet ist, erfolgen Fertigung und Einkauf, soweit es geht, lokal in Deutschland – zumal die eingesetzten Komponenten die Qualität des fertigen Endprodukts direkt beeinflussen. Im Bereich der Linearführungskomponenten war die igus® GmbH aus Köln von Anfang an geschätzter Partner. Simon Kühling erinnert sich an die Suche des passenden Lieferanten: „Zu Beginn der Anlagenentwicklung dachten wir zuerst an klassische Kugellager. Diese haben mehrere Nachteile. Zum einen sind sie mit einem Stückpreis von etwa 12 Euro zu teuer, zum anderen ist hier bei einer Betriebstemperatur von 65 °C Schluss. Dann fangen die Dichtungen an zu versagen, und die Schmierung trägt sich aus.“ So führte der Weg zu Lineargleitlagern mit Gleitflächen aus Kunststoff. „Aus Kostengründen haben wir zuerst asiatische Produkte geprüft“, so Simon Kühling. „Diese erfüllen aber in keiner Weise unsere Anforderungen, ganz zu schweigen von einer schnellen und langfristig gesicherten Lieferfähigkeit.“

Auch werden im 3D-Drucker von Kühling&Kühling Produkte aus dem zweiten großen Geschäftsbereich bei igus®, den Kunststoffenergieketten, verbaut. Die hier eingesetzten Ketten der „E2 micro“-Familie zeichnen sich durch eine äußerst platzsparende Bauweise, geringes Gewicht und besonders ruhige Abrollbewegungen aus. Die glatten Konturen der Kunststoff-Energiekette schonen außerdem die eingelegten Leitungen.

Wirtschaftlich und einfach zu montieren

Bei der Auswahl der passenden Komponenten arbeitete Kühling&Kühling eng mit igus® zusammen. Für Jonas Kühling war die Beratungsleistung des Antriebsspezialisten ein wichtiges Kriterium bei der Lieferantenauswahl: „Über den Online-Katalog von igus® haben wir bereits einen guten Überblick über das Sortiment und die für uns passenden Produkte erhalten. Um aber aus der Masse der Möglichkeiten das richtige auszusuchen, hat uns die persönliche Beratung sehr weitergeholfen.“

Vorteile für vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Über die Anwendung im 3D-Drucker hinaus lassen sich bei „drylin®“-Lineargleitlagern durch die großflächige Lastverteilung im Vergleich zur Kugelbuchse auch weiche Wellenwerkstoffe einsetzen. So bieten hartbeschichtete Aluminiumwellen die besten Reib- und Verschleißwerte, Kohlefaserwellen das geringste Gewicht und VA-Edelstahlwellen die höchste Chemikalienbeständigkeit.

Das Aneinanderreihen von igus®-Linearführungen ist jederzeit möglich. Dazu ist es lediglich notwendig, die Führungsschienen leicht anzufasen, auszurichten und einfach hintereinander zu setzen. Das Gleitelement überfährt die beim Stoßen entstandene Nut problemlos. So lassen sich Hublängen von mehr als 20 Metern realisieren. Werksseitig eindeutige markierte Stoßstellen erleichtern die Montage.

Die entfallenden rollenden Körper bzw. Kugeln machen drylin® Lineargleitlager unabhängig von der Massenträgheit dieser Körper und erlauben hohe Geschwindigkeiten bis 10 m/s und Beschleunigungen bis zu 100g. Die Konstruktionselemente eignen sich somit für Anwendungen mit geringen Lasten, deren Taktzahlen erhöht werden sollen. Hartbeschichtetes Aluminium als Reibpartner senkt durch dessen gute Wärmeleitfähigkeit die Betriebstemperatur in der Lagerstelle. Damit kann man auch bei sehr kurzen Hubwegen mit einer hohen Frequenz arbeiten. Die zulässige mittlere Gleitgeschwindigkeit ergibt sich aus der Belastung der Lager: Abnehmende Flächenlast führt zu höheren Geschwindigkeiten.