Additive Fertigung hochgenauer Induktoren per Selective Laser Melting (SLM)
Mit dem Selective Laser Melting (SLM) hebt eldec die Herstellung von Induktoren auf ein neues Qualitätsniveau. In der Folge steigen die Standzeiten massiv an. Außerdem lassen sich sehr filigrane und neuartige Geometrien für ein neues Werkstückspektrum realisieren – und das perfekt reproduzierbar bei größeren Werkzeugstückzahlen.
Quantensprung für die induktive Erwärmung und das induktive Härten
Im Zentrum von perfekten Induktionsprozessen steht der Induktor. Traditionell entstehen diese Werkzeuge im Rahmen von anspruchsvollen Manufakturprozessen. Wie bei jeder manuellen Fertigung entstehen dabei Maßabweichungen, die sich im späteren Prozess an der Maschine zwar ausgleichen lassen – was aber Zeit kostet. Dazu kommt eine weitere Herausforderung bei der Konstruktion: Für eine optimale Kühlung des Induktors darf es im Inneren keine „toten Bereiche“ mit einer geringeren Durchflussgeschwindigkeit bzw. turbulente Strömungsanteile des Kühlmittels geben. Bei der manuellen Produktion lässt sich das nicht immer einfach umzusetzen, denn die Gestaltungsfreiheit der Kühlkanäle ist durch Verwendung von Rohr- bzw. Dreh- und Frästeilen stark eingeschränkt.
Vor diesem Hintergrund ist das bei eldec eingesetzte SLM-Verfahren ein Quantensprung bei der Fertigung von Induktoren
Schicht für Schicht wird das Werkzeug durch Laserauftragsschweißen im Pulverbett auf der Basis von 3D-Daten aufgebaut. Dabei lassen sich bis jetzt unerreichbare Topologien mit geringen geometrischen Einschränkungen und mit perfektem Kühlmittelfluss umsetzen. Und: Die optimierten Kühlmittelkanäle führen zu einer erhöhten Induktor-Lebensdauer. Anschließend wird das Werkzeug noch einer Wärmebehandlung unterzogen und der Induktorfuß angelötet.
Die Vorteile dieses Ansatzes sind überragend:
- langlebiger: Die Kühlleistung des Induktors wird erheblich verbessert. Die Steifigkeit additiv gefertigter Induktoren ist konventionell gefertigten weit überlegen. Dadurch wird eine deutlich erhöhte Standzeit erreicht, wie zahlreiche Rückmeldungen von Kunden bestätigen.
- grenzenloser: Es gibt kaum Limitationen in der Produktion – zum ersten Mal sind auch extrem kleine und filigrane Induktoren für ein neues Werkstückspektrum möglich.
- präziser: Die allgemeine Maßhaltigkeit des Werkzeugs steigt deutlich an. Zudem ist der 3D-Herstellungsprozess nahezu perfekt reproduzierbar.
- schneller: Alle Konstruktionsdaten fließen direkt in die additive Fertigung ein. Der Prozess von der Konstruktion bis zum Start von Funktionstests ist extrem schnell. Die Lieferzeiten von Induktoren verkürzen sich erheblich.
Den ganzen Induktionshärteprozess perfektionieren – Qualitätsoffensive "HPTS"
Das SLM-Verfahren ist Teil des eldec HPTS Systems (High Precision Tool Systems). HPTS ist eine Produktivitäts- und Qualitätsoffensive von eldec, mit dem Ziel die Einricht- und Werkzeugwechselzeiten erheblich zu verkürzen und damit mehr Produktionszeit zu ermöglichen und die Bauteilqualität reproduzierbar sicher zu stellen. Es umfasst mehrere Schritte: Der Induktor wird mit Hilfe von 3D-Simulation und 3D-Konstruktionssoftware konstruiert, per SLM 3D-Druck produziert, in einer dokumentierten 3D-Messung qualitätsgesichert, in einem stoßsicheren Koffer transportiert und in einer neuen 3D-Werkzeugaufnahme mit hoher Wiederholgenauigkeit exakt positioniert.
