150 °C und abrasive Metallteile: Linearlager in 3D-Druckmaschine für Metallteile

Das in der Luftfahrtbranche tätige Unternehmen Aerosol war an der Entwicklung einer hoch ambitionierten, neuen laserbasierten 3D-Druckmaschine beschäftigt: Der größten und schnellsten Metallpulverbett-3D-Druckmaschine der Welt.
Die Maschine druckt Metallteile von bis zu 20 x 6 x 6 m Größe mit bis zu 10-mal schnellerer Geschwindigkeit als aktuelle 3D-Drucksysteme. Im Mittelpunkt des Verfahrens steht ein Hochleistungslaser, der dünne Schichten feinsten Metallpulvers schmilzt, bis sich eine 3D-Geometrie bildet. Die Metallpulverschicht muss dabei gleichmäßig in einer Dicke von nur 50 µm aufgebracht werden. Schicht um Schicht entsteht dann das gewünschte Bauteil.
Die Schienen zur Führung des Lasers müssen entsprechend unter extremen Temperaturen von bis zu 150 °C sowie unter Einfluss feinster abrasiver Metallpulverteilchen in der Umgebung einwandfrei funktionieren. Ebenfalls darf das Systems nicht geschmiert werden, da sich das feine Pulver ansonsten an dem Linearsystem absetzt und die Funktion beeinträchtigt oder komplett unterbindet. Das System sollte auch sehr stabil laufen, da jede Vibration die Qualität der Pulverschicht vermindert und die mechanischen Eigenschaften des herzustellenden Teils beeinflusst. Herkömmliche Lagersysteme waren für diese raue Umgebung daher nicht geeignet.

Für diese Anwendung war ein drylin Schienensystem die perfekte Lösung, die heute auf 3,2 m Länge im XXL-Drucker verfährt. Die hervorragenden Temperatur- und Verschleißfestigkeitseigenschaften der Polymerlager ermöglichen eine langlebige Lösung, die in dieser rauen Umgebung leicht zu warten ist. Die Konstruktion der Lager ermöglicht den Betrieb in „schmutziger“ Umgebung und ist ideal für den Einsatz mit Metallpulvern.
Die Qualität der Pulverschicht ist äußerst entscheidend, da jeder Fehler in dieser Schicht einen Fehler im Teil verursacht. Um eine hohe Genauigkeit und Vibrationsfreiheit zu erzielen, sind verstellbare drylin Stehlager verwendet worden. Der größte Vorteil des drylin Systems in dieser Anwendung war allerdings die Tatsache, dass keine Schmierung erforderlich ist. Hierdurch wird nicht nur das Blockieren der Linearführung durch das Metallpulver vermieden. Auch die Kontaminationsgefahr des Metallpulvers durch eventuelle Schmierfette werden durch das "trockene" Schienensystem komplett vermieden.
Zuletzt konnte auch eine hohe Standzeit mit der Produktlösung garantiert werden. Vorgabe für die Schienen in dem Metall-3D-Drucker war eine kontinuierliche Funktion bei den genannten Umgebungsbedingungen für mindestens 2 Wochen.
Dies, zusammen mit den anderen genannten Vorteilen, sorgte dafür, dass die Produktlösung mit Polymerlagern die einzige zuverlässige und kostengünstige Lösung für unsere Anwendung.