Gussformen für die Elektromobilität

3D-Druck beschleunigt ElektroAutomobilindustrie

Als Zulieferer für die Automobilindustrie sehen sich viele Gießereien durch das aktuelle Wachstum der E-Mobilität in ihrer Existenz bedroht. Denn der Bedarf an Gussteilen für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug ist deutlich geringer, als bei einem konventionellen Verbrennungsmotor. Der Experte für industrielle 3D-Druckssysteme Voxeljet gibt nun aber mit einer Case Study in China Entwarnung.

Die additive Fertigung von Gussformen mit anschließendem Abguss hält nun auch Einzug in die Produktion von Komponenten für die Elektromobilität. Besonders die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Asia-Pacific Division unter der Leitung von Tianshi Jin, Managing Director Voxeljet China, hat bereits bei einem wichtigen Kunden Erfahrungen auf dem Gebiet des industriellen 3D-Drucks für Sandformen sammeln können.

Flexibilität und Zeitersparnis

Um die Leistung ihres Elektromotors zu verbessern, wandte sich der Kunde der chinesischen Gießerei MeiMai Fastcast Suzhou Co. LTD an Voxeljet. Die Aufgabenstellung: Die erste Generation des Elektromotors war den Ansprüchen verschiedener PKW nicht gerecht geworden.

Lichi Wu Projektmanager bei MeiMai Suzhou: „Wir mussten schnell erheblich besser werden und dafür zahlreiche Varianten des E-Motorgehäuses testen. Doch die herkömmlichen Produktionsverfahren für Gussformen sind extrem zeitraubend. Zum Glück stießen wir auf das 3D-Druckverfahren von voxeljet für Gussformen.“

„Flexibilität und Zeitersparnis waren die kritischen Faktoren, wegen denen MeiMai Suzhou auf uns zukam“, erinnert sich Tianshi von voxeljet. „Denn die konventionelle Fertigung der Gehäuseteile für die Prototypen der elektrischen Automotoren nahm einfach zu viel Zeit in Anspruch.“Die Umsetzung verschiedener Designiterationen und nachgelagerter Änderungen an den Teilen konnte MeiMai Suzhou mit dem 3D-Druck extrem schnell durchführen und das Projekt sogar noch vor der gesetzten Deadline abschließen. Inklusive einer vollständigen Datenerstellung der unterschiedlichen Bauteile.

Reduktion der Ausschussquote

Weitere Vorteile des 3D-Druckverfahrens, die MeiMai Suzhou beobachten konnte, waren neben der raschen Fertigung der Gussformen auch die Kosteneffizienz bei kleinen Losgrößen. Denn die 3D-gedruckten Sandformen lassen sich in kleiner Stückzahl vergleichsweise günstig, da werkzeuglos, herstellen. Außerdem sorgen die hochpräzisen industriellen 3D-Druckssysteme dank ihrer zuverlässigen Funktionsweise für eine optimierte Ausschussquote. So können Gießereiingenieure und Formenbauer das Risiko für Formenrevisionen reduzieren. Denn eine fehlerhafte Sandform muss händisch nachgearbeitet werden, im schlimmsten Falle sind Anpassungen am Werkzeug oder gar die Herstellung eines neuen Werkzeuges vonnöten. Das wiederum kostet nicht nur vielkostbare Zeit, sondern vor allem auch Geld. voxeljet-3D-Druckssysteme kennen dieses Risiko nicht, schließlich entstehen die Formen werkzeuglos.

„Die Produktion verschiedener Motortypen kann durch den industriellen 3D-Druck deutlich schneller erfolgen“, sagt Wu. „Durch den schnellen und werkzeuglosen Formenbau können beispielsweise sowohl Prototypen von Motortyp A als auch -typ B gleichzeitig installiert und getestet werden und dann der leistungsstärkere oder effizientere für die Massenproduktion ausgewählt werden.“

Vorteile und zukünftige Potenziale

Der Einsatz von industriellem 3D-Druck ist aber nicht nur für Elektromotorengehäuse denkbar. Die chinesische Gießerei MeiMai Suzhou experimentiert bereits mit der Fertigung von Sandformen für Retardergehäuse, Reglergehäuse, diverse Halterungen, Hilfsrahmen und viele andere Bauteile, die eine elementare Rolle in der E-Mobilität spielen. Lichi Wu gibt sich erwartungsfroh: „Das Verfahren erleichtert den Bau von Prototypen und die Weiterentwicklung der zukünftigen Mobilität dramatisch.“

Bauteiloptimierung

Neben der raschen Realisierung der Motorenteile konnte MeiMai Suzhou durch geschickte Optimierung der Bauformen sogar die Motorleistung steigern. „Auch die Haltbarkeit der Bauteile lässt sich beeinflussen. Als nächsten Schritt bei der Gehäuseentwicklung werden wir noch die Gewichtseinsparung durch Topologieanpassungen wie Lage und Höhe der äußeren Verstärkungsrippen in Angriff nehmen“, freut sich Tianshi. „Die E-Mobilität ist Dank des voxeljet-3D-Drucks also eine echte Chance für Gießereien!“

Aufbereitung der CADDaten für die Erstellung der Sandformen mit dem voxeljet 3D-Drucksystem.