Funktionaler Rohrkrümmer
für Teststand.
Zur Validierung der Strömungssimulation im Versuchsstand eines Wasserkraftwerks.
Kann man ein Alumium-Guss Bauteil durch ein Kunststoff 3D-Druck Bauteil ersetzen?
Bei diesem Projekt bestand die Herausforderung darin, das Design des Rohrkrümmers so an die Additive Fertigung anzupassen, dass alle Anforderungen an Stabilität, Oberflächengüte und Maßhaltigkeit gewährleistet werden können ohne dabei die Ziel-Fertigungsdauer von 1/3 der Herkömmlichen Methode zu überschreiten. Um wirklich sicher zu gehen, dass im laufenden Prozess bei bis zu 6 bar Wasserdruck kein Versagen auftritt, wurde eine ausführliche Materialuntersuchung mit anschließender FEM-Simulation durchgeführt.
Es wurde dabei klar, dass das finale Bauteil knapp über 200kg wiegen würde und wir uns etwas einfallen lassen mussten, um die niedrige Ziel-Fertigungsdauer einzuhalten. Am Ende war es uns nur durch das VFGF Verfahren möglich, die hohen Ansprüche an Genauigkeit sowie Stabilität mit einander vereinen. Wir haben dafür ganz gezielt den hochauflösenden Detail-Modus für Flansch- und die wasserberührenden Innenfläche eingesetzt. Da die gesamte restliche Wandung dazu dient dem Bauteil seine Stabilität zu verleihen, wurde hier der Turbo-Modus eingesetzt, dessen viel dickere Bahnen die Produktionszeit drastisch reduzieren und darüber hinaus auch noch stabiler miteinander verschmelzen.
Erst durch das granulatbasierte VFGF-Verfahren konnte dieses Bauteil wirtschaftlich und innerhalb von 2 Wochen gefertigt werden. Ohne die Variable Düse würde das Bauteil bei gleicher Auflösung über 6 Wochen drucken und in einem Filamentdrucker bei mittlerem Ausstoß von 30g/h wären es sogar 40 Wochen gewesen.
Wenn Sie auch große Bauteile in kurzer Zeit benötigen, kommen Sie gerne auf uns zu. Wir finden gerne mit Ihnen gemeinsam heraus ob das additive Fertigungsverfahren auch das richtige für Sie ist.
Seit 150 Jahren bietet Voith alles, was für die effiziente und zukunftsweisende Nutzung der Wasserkraft benötigt wird. Das Portfolio umfasst alle Komponenten für Groß- und Kleinwasserkraftwerke sowie für Pumpspeicherkraftwerke – von Generatoren, Turbinen, Pumpen und Automatisierungssystemen bis zu digitalen Lösungen für den gesamten Lebenszyklus der Anlagen.
Daten & Fakten
Material: PLA
Druckdauer: 340 Stunden
Druckgewicht: 205 kg
Groß & funktional
Bis ins kleinste Detail werden die 3D-Daten auf den Prüfstand gestellt und von unseren 3D-Experten validiert.
In nur 340 Stunden gelang es, den Rohrkrümmer an einem Stück zu drucken. Damit die Stabilität während des Druckvorgangs gewährleistet ist und das Bauteil nicht kippt, wurde auf der rechteckigen Seite des Ansaugkrümmers eine Stützstruktur mit gedruckt, welche im Nachhinein entfernt werden konnte.
Besonderheit dieses Bauteils ist, dass der Verlauf von rechteckig zu rund ist und somit der Druck des durchfließenden Wassers deutlich erhöht werden kann und so mehr Energie erzeugt werden kann. Um diese beiden Formen miteinander zu verbinden fallen herkömmliche Verfahren für diese Anwendung raus. So entschied sich die Firma Voith das Projekt mittels 3D-Druck umzusetzen.
Die exakt angepassten und mit dem 3D-Druck verbundenen Anbauteile sorgen dafür, dass das Bauteil perfekt in den Teststand integriert werden kann.
Die Lösung
3D-Druck mit Kunststoffgranulat – effizient und großvolumig