Um auch weiterhin mit Flexibilität und schnellem Eingehen auf individuelle Wünsche internationale Kunden zu überzeugen, setzt die Homa Pumpenfabrik seit Kurzem auf einen 3D-Drucker. Das Unternehmen entschied sich für den Agilista von Keyence wegen seiner einfachen Bedienung, und weil er funktionsfähige Bauteile wie Laufräder oder Gehäusekomponenten druckt.
„Wir bedienen den High-End-Bereich der Pumpenanwender, wie die Palm Islands in Dubai. Natürlich stehen wir nicht nur hohen Anforderungen, sondern auch besonderen Wünschen gegenüber“, erklärt Martin Senkowski, Leiter Konstruktion und Entwicklung bei Homa. Das kann die Integration von Sensorik, zum Beispiel einer elektronischen Zustandsüberwachung, sein oder der Einsatz eines besonderen Werkstoffs. Dazu nutzt das Unternehmen ein Modulsystem, das kurze Entwicklungs- und Fertigungszeiten auch bei Sondermodellen und Varianten ermöglicht. Zudem haben sie eine hohe Fertigungstiefe, beispielsweise stammen die Motorwicklungen der Antriebe aus eigenem Haus.
Probleme bei der Entwicklung
Daher ist der Engineering-Aufwand vergleichsweise hoch und die Serien klein. Homa-Konstrukteure nutzen moderne Werkzeuge wie das 3D-CAD-System Autodesk Inventor und Programme für die Strömungssimulation. Aber es gibt gerade in der Pumpenentwicklung auch Aufgaben, die sich nicht allein an der Workstation lösen lassen. Senkowski schildert ein Beispiel: „Eine Pumpe ist mit einem Schneidrad ausgerüstet, das vor dem Laufrad angeordnet ist und Feststoffe zerkleinert. Wie verhalten sich Durchfluss und Pumpverhalten, wenn man die Schneidradgeometrie verändert? Muss man dann gegebenenfalls auch das Design des Laufrades anpassen? Diese Abhängigkeiten lassen sich zwar mit CFD errechnen, aber zu guter Letzt ist es besser, die geänderte Konstruktion zu testen, bevor man die Pumpe baut.“ Ähnliches gilt für die Konstruktion von Spritzgussteilen für die Gehäuse von kleineren Pumpen: „Hier kann es zum Beispiel Formänderungen geben, die sich auf die Funktion von Dichtflächen auswirken. Das kann man nicht immer berechnen - es lässt sich aber vermeiden, wenn man vorher einen Prototypen erstellt.“
Deshalb arbeiten die Konstrukteure regelmäßig mit Funktionsteilen aus dem 3D-Drucker. Wichtig ist bei den gedruckten Bauteilen nicht nur um die Optik. Die Teile werden eingebaut und müssen sich im Pumpenbetrieb bewähren.
Drucker für schnelles Prototyping
Der Agilista von Keyence arbeitet nach dem Prinzip eines Inkjet-Druckers, nur mit einer zusätzlichen Dimension: Der flüssige Kunststoff wird Schicht für Schicht mit einer Dicke von jeweils 15 µm gedruckt und mit UV-Strahlung ausgehärtet. Das benutzte Verfahren bietet den Vorteil, dass die Teile mechanisch stabil sind und dennoch eine gewisse Elastizität aufweisen. Damit ist das Druckmaterial geeignet für die Produktion von komplexen Bauteilen sowie von Funktionsteilen wie Einrastelementen und Federn.
Die einfache Bedienung überzeugte Senkowski: „Man wandelt die Datei ins STL-Format um, wählt High Resolution und druckt. Der Datenimport hat bisher immer fehlerfrei geklappt, die Fehlersuchfunktion haben wir noch nie benötigt.“ Auch das Supportmaterial lässt sich einfach entfernen: Dies geschieht ohne jede mechanische Bearbeitung in einem Wasserbad. Das spart nicht nur Zeit, es schließt auch das Risiko einer Beschädigung bei der Nacharbeit aus.
Nicht nur die einzelnen Gehäusebauteile eines Hebeanlage-Prototyps vom Pumpenhersteller sind im 3D-Drucker entstanden, sondern auch die zentrale Flanschplatte und das Laufrad: „Wir haben die Anlage zusammengebaut, mit dem Medium Wasser getestet und festgestellt, dass an einem Ablassstutzen Undichtigkeiten auftraten, was wohl an der Materialpaarung lag. Hier haben wir nachgearbeitet, die CAD-Konstruktion geändert und die Teile neu ausgedruckt. So konnte wir die Aufgabe noch am selben Tag lösen.“
