Aluminiumteile mit der 3D-gedruckten Carbon-Endlosfaser ersetzen
– Lernen Sie Markforged in 60 Sekunden kennen!
Anwender müssen sich auf die gedruckten Bauteile verlassen können, um die Additive Fertigung als echte Fertigungstechnologie im Unternehmen einzusetzen. Was sind Ihre größten Herausforderungen in der Fertigung? Wie fertigen Sie aktuell Ihre Betriebsmittel wie Vorrichtungen, Greifer oder Halterungen? Wir unterstützen Sie dabei, diese mit der Additiven Fertigung zu lösen.
Warum sollten Aluminium-Bauteile ersetzt werden?
In den letzten Jahren hat eine große Aluminiumknappheit bei den Lieferanten der Industrie zu starken Preissteigerungen geführt. Seit Januar 2021 sind die Aluminiumpreise um über 50 % gestiegen, und Experten gehen davon aus, dass der Anstieg auch in den nächsten zwei Jahren anhalten wird.
Laut Experten ist die weltweite Aluminiumknappheit auf einen erhöhten Materialverbrauch zurückzuführen, der auf drei Faktoren zurückzuführen ist: erhöhte Ausgaben für Konsumgüter aufgrund von Konjunkturpaketen, erhöhte Investitionen in nachhaltige Technologien, die auf die Verwendung von Aluminium angewiesen sind (z. B. Windturbinen, Elektroautos) sowie die chinesische Produktion und der Verbrauch von Aluminium.
Angesichts dieses Aluminiummangels bietet die Markforged Carbon-Endlosfaser eine geeignete Alternative, da viele unserer Kunden diese als Ersatz für Teile aus bearbeitetem Aluminium verwenden. Kohlefaser (Carbon) hat das beste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht unter unseren Endlosfaser-Verstärkungen. Sie ist sechsmal fester und achtzehnmal steifer als Onyx und wird häufig für Teile verwendet, die gefrästes Aluminium ersetzen.
Wenn sie in ein Verbundwerkstoff-Basismaterial wie Onyx eingelegt wird, können daraus Teile entstehen, die so stark sind wie 6061-T6-Aluminium. Als Material ist es extrem steif und fest und kann von Markforged 3D-Druckern automatisch in einer Vielzahl von Geometrien abgelegt werden, um optimierte Teile herzustellen.
Wirtschaftlichkeit der Bauteile
Es geht nicht darum, Aluminium pauschal als Werkstoff zu ersetzen. Das ist klar.
Es geht darum, die Bauteile additiv zu fertigen, die bisher unwirtschaftlich mechanisch gefertigt werden mussten. Komplexe Anwendungen oder Anwendungen die eine hohe Variantenvielfalt mit geringen Stückzahlen haben. Hier kann fast vollständig der Werkstoff Aluminium ersetzt werden.
Wie das möglich ist?
Die Bauteile werden über eine 2. Düse im Druckkopf mit der Carbon-Endlosfaser verstärkt!
So erhalten Sie bei jedem Druck exakt das selbe mechanisch belastbare Bauteil, das bei Bedarf höhere Festigkeiten aufweist, als Aluminium.
Was macht die Kohlefaser zu einem idealen Ersatz für Aluminium?
Immer mehr Firmen greifen zu Verbundwerkstoffen wie die Carbon-Endlosfaser, um Teile mit Industriequalität schnell und kostengünstig herzustellen. Jahrelang musste ein Mittelweg zwischen Festigkeit, Lieferzeit und Kosten akzeptiert werden. Aus herkömmlichen Polymeren konnte man schnell und kostengünstig fertigen, den resultierenden Bauteilen mangelte es dann aber erheblich an Festigkeit.
Ein College in den USA druckte ein Kettenglied. Dieses Kettenglied wurde auf einem Markforged 3D-Drucker gedruckt und mit einer Carbon-Endlosfaser verstärkt. Im Zugversuch sehen Sie, wie das Kettenglied die Last eines 10t-Zementmischers hebt, bevor es unter der Belastung bricht.
Es geht nicht nur darum, stabiler 3D drucken zu können. Die 3D-Druck-Technologie und faserverstärkte Kunststoffe sollen auch kosteneffizient genutzt werden. In dem folgenden Beispiel sehen Sie den Kostenunterschied zwischen der Herstellung eines 3D gedruckten Kunststoffteils mit Faserverstärkung und einem gefrästen Aluminiumteil derselben Geometrie.
Die Kalkulation eines hervorragenden Return-on-Invests!
Das Argument des guten ROI (“Return On Investment”, “Investitionsrendite”) ist bei 3D-Druckern in den letzten Jahren deutlich stärker geworden. Es lassen sich immer einfacher 3D-Drucker finden, deren Kosten angesichts des Nutzens gerechtfertigt sind. Der 3D-Druck ist aus der Produktion inzwischen nicht mehr wegzudenken. Werkzeuge und kundenspezifische Bauteile können damit hervorragend hergestellt werden. Während der tatsächliche Wert eines 3D-Druckers nicht immer auf den ersten Blick ersichtlich ist, zeigen genaue Berechnungen einen anderen Sachverhalt auf.
In der Fertigung ist Produktivität untrennbar an Umsatz und Leistung gekoppelt. Hochwertige 3D-Drucker erscheinen anfangs vielleicht überteuert, können Ihnen im Gesamten betrachtet aber eine Menge Geld einsparen. Viele Kosten für herkömmliche Fertigungsverfahren
entfallen und lassen den ROI entsprechend steigen. Beispiele hierfür finden sich unter anderem in der Herstellung von Werkzeugen, Vorrichtungen und Prototypen.
In unserem Ratgeber “Die Wirtschaftlichkeit des 3D-Drucks” stellen wir dar, wie Sie einen ROI berechnen können. Laden Sie sich den Ratgeber herunter und führen Sie Ihre Berechnungen direkt selber durch oder lassen sich den ROI hier berechnen.
Lernen Sie mehr über den 3D-Druck mit Endlosfasern!
Für welche Anwendungen eignet sich welche Endlosfaser? Wie konstruiere ich richtig für den Filament-3D-Druck? Was sagen Anwender dazu und wo finde ich weitere Infos? – Genau hier sind Sie richtig! Wir haben einige Informationsmöglichkeiten aufgelistet, über die Sie direkt zu den passenden Antworten kommen.
Die Wirtschaftlichkeit des 3D-Drucks
Die wirtschaftlichkeit des 3D-Drucks ist in geschäftigen Maschinenbaubetrieben seit Langem ein großes Thema. Wenn das in Ihrer Firma auch der Fall ist, wird Sie dieser Ratgeber bei der Entscheidung für einen 3D-Drucker von Markforged unterstützen.
In diesem Leitfaden fassen wir zusammen, welche Anforderungen Sie bei der Konstruktion von additiv zu fertigenden Komponenten beachten müssen.
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