Additive Fertigung 3D-gedruckte Riemenscheiben in neuem Design

Das Radsportunternehmen Ceramic Speed hat zusammen mit dem dänischen Technologieinstitut besonders leichte und langlebige Riemenscheiben aus Titan entwickelt. Diese lassen sich nur mittels Laserschmelzen fertigen.

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Der globale Fahrradmarkt wird vor allem von Innovationen getrieben. Ceramic Speed revolutionierte beispielsweise durch die Einführung von Keramiklagern den professionellen Rennradsport. Um immer auf dem neuesten Stand der Technik zu sein, hat Ceramic Speed eine Zusammenarbeit mit dem dänischen Technologieinstitut (DIT) begonnen. Mit einer Quad-Laser Maschine SLM 500 und einer Twin-Laser Maschine SLM 280 setzt das Institut seit Jahren erfolgreich das selektive Laserschmelzen ein und ist damit der perfekte Entwicklungspartner. Aus dieser Partnerschaft sind die sogenannten Riemenscheiben aus Titan hervorgegangen. Dabei haben die Unternehmen auch mit Profis aus der diesjährigen Tour de France zusammengearbeitet, die unter Live-Bedingungen Tests durchführten.

Funktionen optimiert

„Die 3D-Druck-Technologie hat uns einen großen Spielraum gegeben, um auf kreative Weise mit dem Design zu experimentieren. Gleichzeitig konnten wir die Funktionen des Produkts kontinuierlich optimieren,“ sagt Carsten Ebbesen, F&E-Manager bei Ceramic Speed. „Durch die Zusammenarbeit mit dem dänischen Technologieinstitut konnten wir die Riemenscheiben in einem völlig neuen Design entwickeln und produzieren, was so nur mittels 3D-Druck möglich ist.“

Die auf der SLM 500 in Titan gebauten Riemenscheiben sind mit 17 Speichen ausgestattet, die bei einer Wandstärke von nur 0,4 mm einen Durchmesser von 2 mm haben. Durch die Hohlgeometrie konnte das Gesamtgewicht des Kettenrads auf 8,4 g reduziert werden. Thor Bramsen, Industrial Manager beim dänischen Technologieinstitut, ist von den Möglichkeiten der SLM-Technologie begeistert: „Die Hohlgeometrie der Objekte kann nicht mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Der 3D-Druck in Kombination mit nachfolgenden spezialisierten Prozessen führt zu einem einzigartigen innovativen Produkt.“ Trotz der komplexen Geometrie sei es möglich, immer wieder in der gleichen Qualität, also in Serie, zu produzieren.

Qualität getestet

Das mit dem selektiven Laserschmelzen hergestellte Getriebe hat strenge Qualitätsprüfungen bestanden. Die Riemenscheiben sitzen auf den Außenzahnrädern der Schaltung und unterliegen somit einem hohen Verschleiß. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Ceramic Speed hat deswegen die Abnutzung der gedruckten Titanteile getestet. Die mit dem selektiven Laserschmelzen hergestellten Riemenscheiben erwiesen sich als langlebiger und zeigten bei einer geringeren Dichte eine höhere Korrosionsbeständigkeit sowie Festigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumteilen.

Prozess abgestimmt

Um ein additiv gefertigtes Produkt in einer hohen Qualität in Serie anbieten zu können, muss die gesamte Prozesskette aufeinander abgestimmt werden. Dazu gehören nicht nur robuste, verlässliche Maschinen, das Bauteil muss zunächst für den additiven Fertigungsprozess neu konstruiert bzw. entwickelt werden. Die Riemenscheibe wurde von DTI für die Serienfertigung optimiert. Dabei wurde das Design nicht verändert, jedoch Material für die CNC-Bearbeitung hinzugefügt, Stützstrukturen optimiert und die Wandstärke sowie das Gewicht minimiert. Nach der Fertigung erfolgte die ebenso wichtige Nachbearbeitung des Bauteils. In diesem Fall nutzte das DTI seine gesamte Bandbreite an Nachbearbeitungsmöglichkeiten, sodass bei Lieferung des fertigen Produktes nur noch die Montage erfolgen muss. (qui)

Buchtipp

Entwickeln und konstruieren von additiv zu fertigenden Bauteilen

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