Maschinenbau Prototyping: Rotor für die Brandbekämpfung

Wie der SLS-3D-Druck bei der Bekämpfung von Waldbränden hilft
und die Prototypenkonstruktion im Maschinenbau beschleunigt

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Feuerwehrleute benötigen hochwertige Ausrüstung…

auf die sie sich verlassen können, vor allem vor Beginn der Waldbrandsaison. Ein schneller und effektiver Wasserfluss ist unerlässlich. Das ist die Geschichte, wie der 3D-Druck und die selektive Lasersintertechnologie dazu beigetragen haben, den Wasserpumpenrotor dreimal schneller zu konstruieren als beim üblichen Prototypenbau.

Hintergrund

Es ist kein Geheimnis, dass Naturkatastrophen große Schäden anrichten können. Besonders gefährliche Brandherde können nicht nur für den Menschen, sondern auch für die in Wäldern lebenden Tiere zu Verletzungen, Verbrennungen, Traumata oder sogar zum Tode führen. Sie können außerdem zu einer Verringerung und Verschlechterung der Qualität der natürlichen Ressourcen führen. Ein Lauffeuer verursacht zusätzlich hohe Kosten. Laut Waldforschungsinstitut können direkte Verluste pro Hektar (10 000 Quadratmeter) einer Fläche bis zu 5.000 US- Dollar kosten. Darüber hinaus werden indirekte, ökologische Verluste auf 25.000 US- Dollar geschätzt.

Herausforderung

Rettungs- und Brandbekämpfungseinheiten setzen häufig schwimmende Pumpen ein, wenn sie mit Waldbränden fertig werden müssen. Sie können auch von Einzelpersonen verwendet werden, um erhebliche Mengen Wasser, bis zu 1200 Liter pro Minute, zu pumpen. Der Betrieb der Pumpe muss optimiert werden, in erster Linie durch Korrelation der Betriebseigenschaften (wie Druck und Wirkungsgrad) durch den Motorbetrieb (Leistung, Motordrehzahl usw.).

Um diese Herausforderung der Optimierung zu bewältigen, war es wichtig, die Form der Rotorblätter der Pumpe neu zu gestalten. Im typischen Prototypenprozess mussten die Konstrukteure acht aufeinanderfolgende Phasen durchlaufen, die sowohl die 2D-Dokumentation als auch die anschließende Verarbeitung des Gussteils und dessen Ausführung umfassten. Durch die Umstellung auf den 3D-Druck konnte die Anzahl der erforderlichen Prozesse auf nur zwei reduziert werden: Die Implementierung des 3D-Modells und die Ausführung des Produkts durch Weglassen der Bearbeitung, des Polierens sowie des Bohrens und Gewindebohrens beschleunigt den Produktionsprozess des Elements erheblich.

Lösung

Das Drucken von Teilen in dem SLS Kompaktsystem 3D-Drucker Sinterit Lisa, trug entscheidend zum Erreichen dieses Zieles bei. Das gedruckte Element erhielt so eine regelmäßige Oberfläche und dank der (annähernd) isotropen Eigenschaften des SLS-Bauteils sowie seiner mechanischen Parameter war es ideal, um reale Tests durchzuführen und die endgültige Form der Pumpe zu definieren.

Ziel Erreicht

Es konnte eine Beschleunigung des technologischen Prozesses der Rotorherstellung um 30 Prozent erreicht werden. Die Verringerung der Anzahl der durchzuführenden Arbeitsschritte von 8 auf nur noch 2, die Gewährleistung der hohen Präzision des 3D-Drucks und die Vermeidung zusätzlicher Nachbearbeitungsprozesse machten das Kompaktsystem Lisa zu einer hervorragenden Wahl für den Pumpenhersteller. Ganz zu schweigen davon, wie schnell und einfach es ist, eventuelle Änderungen in der 3D-CAD-Software vorzunehmen, wenn sich das entworfene Modell mal ändern müsste.

Gedruckt auf dem Sinterit Lisa Kompaktsystem

Das Material PA12 bietet die perfekte Mischung aus Stabilität und Details.

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