Prozessaufbau für SLM Pumpenlaufrad

Die Sulzer AG möchte bestehende Pumpenlaufräder mittels Laser Melting produzieren. Der Prozessaufbau (Build-Orientierung und Planung der Stützstruktur) ist von grosser praktischer Bedeutung für eine erfolgreiche Produktion solcher bestehenden (nicht für AM entworfenen) Bauteil-Designs.

Präsentiert am Stand von
FHNW - Hochschule für Technik - Institut für Produkt- und Produktionsengineering IPPE
Halle 2 / C 2081

Showcase (reales Anwendungsbeispiel)

In der Wasserwirtschaft besteht eine starke Marktnachfrage nach kleinen Hochdruckpumpensystemen. Der Guss von Laufrädern für solche kleinen Pumpen in der geforderten Qualität ist jedoch aufgrund ihrer geringen Wanddicke und ihres ungünstigen Verhältnisses von Laufraddurchmesser zu Kanalhöhe schwierig oder unmöglich.

Die Herstellung von Laufrädern mittels Laser Melting

Selective Laser Melting (SLM), eine der wichtigsten Technologien zur additiven Herstellung von Metallteilen, ist gut geeignet, um für solche Laufräder eingesetzt zu werden, da das volle Potenzial von SLM am besten mit solch kleinen, komplexen Teilen erreicht werden kann. Wir haben die SLM-Fertigung eines bereits existierenden Laufraddesigns an der unteren Grenze der Gießbarkeit durchgeführt. Dies ergibt den Vorteil, dass das SLM-Bauteil an einem bestehenden Pumpenprototypen getestet und direkt mit dem gegossenen Gegenstück verglichen werden kann. Einem Scale-down auf kleinere Baugrößen (bis zu einer gewissen Grenze), welche mittels Guss nicht mehr hergestellt werden können, steht dann kein wesentliches Hindernis im Weg.

Entwicklung des Prozessaufbaus

Unsere Hauptaufgabe bestand darin, die optimale Ausrichtung der Baurichtung zu finden und eine geeignete Stützstruktur zu entwerfen. Dies geschah in einem heuristischen und iterativen Prozess mit gleichzeitigen Fertigungsversuchen. Das...

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In der Wasserwirtschaft besteht eine starke Marktnachfrage nach kleinen Hochdruckpumpensystemen. Der Guss von Laufrädern für solche kleinen Pumpen in der geforderten Qualität ist jedoch aufgrund ihrer geringen Wanddicke und ihres ungünstigen Verhältnisses von Laufraddurchmesser zu Kanalhöhe schwierig oder unmöglich.

Die Herstellung von Laufrädern mittels Laser Melting

Selective Laser Melting (SLM), eine der wichtigsten Technologien zur additiven Herstellung von Metallteilen, ist gut geeignet, um für solche Laufräder eingesetzt zu werden, da das volle Potenzial von SLM am besten mit solch kleinen, komplexen Teilen erreicht werden kann. Wir haben die SLM-Fertigung eines bereits existierenden Laufraddesigns an der unteren Grenze der Gießbarkeit durchgeführt. Dies ergibt den Vorteil, dass das SLM-Bauteil an einem bestehenden Pumpenprototypen getestet und direkt mit dem gegossenen Gegenstück verglichen werden kann. Einem Scale-down auf kleinere Baugrößen (bis zu einer gewissen Grenze), welche mittels Guss nicht mehr hergestellt werden können, steht dann kein wesentliches Hindernis im Weg.

Entwicklung des Prozessaufbaus

Unsere Hauptaufgabe bestand darin, die optimale Ausrichtung der Baurichtung zu finden und eine geeignete Stützstruktur zu entwerfen. Dies geschah in einem heuristischen und iterativen Prozess mit gleichzeitigen Fertigungsversuchen. Das finale SLM-gefertigte Prototyp-Laufrad erfüllte alle geometrischen Anforderungen und wird in naher Zukunft in der bestehenden Prototyp-Pumpe getestet.

Während das volle Potenzial der SLM-Fertigung durch grundlegende Teile-Redesigns ausgeschöpft wird, ist für Anwendungen im Service- und Instandsetzungsmarkt in der Wasserwirtschaft und darüber hinaus die Produktion von bestehenden Teilegeometrien gefragt. Um diese erfolgreich zu produzieren, ist die Optimierung des Prozessaufbaus (Build-Orientierungsoptimierung und Planung der Stützstruktur) für eine bereits vorhandene Teilegeometrie von grosser praktischer Bedeutung.



Dienstleistungsgruppen

Forschung und Entwicklung
    Anwendungsentwicklung

Anwendungsfeld

Geräte- und Apparatebau

Kunde

Sulzer AG

Verwendete Technologien

Laser Melting

Fokusthema

Neue Technologien und Materialien

Galerie

Anbieter, welcher diesen Showcase ermöglicht hat

FHNW - Hochschule für Technik - Institut für Produkt- und Produktionsengineering IPPE

Design, optimization, production, materials science and validation for AM

Halle 2 / C 2081

Ihre Kontaktperson bei FHNW - Hochschule für Technik - Institut für Produkt- und Produktionsengineering IPPE

Kontaktieren Sie:

Prof. Dr. Kaspar Löffel
Leitung Forschung und Entwicklung

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