Kooperationsprojekt 3D-Drucker für große Windturbinen-Gussformen

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Voxeljet startet gemeinsam mit GE Renewable Energy und dem Fraunhofer IGCV die Entwicklung eines neuen 3D-Druckers für die additive Fertigung von Sandformen in großen Dimensionen. Das Ziel sind Zeit-, Material- und Transportkosteneinsparungen bei der Herstellung gegossener Turbinenkomponenten von Off-Shore-Windkraftanlagen.

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Die mit dem ACC-Drucker gefertigten Gussformen können bis zu 60 Tonnen wiegen und einem Durchmesser von bis zu 9,5 Metern besitzen.
Die mit dem ACC-Drucker gefertigten Gussformen können bis zu 60 Tonnen wiegen und einem Durchmesser von bis zu 9,5 Metern besitzen.
(Bild: Voxeljet)

Laut Voxeljet soll mit der Kooperation die Produktion von Hauptkomponenten der Offshore-Windturbine Haliade-X von GE optimiert werden. Der in der Entwicklung befindliche 3D-Drucker Advance Casting Cell (ACC) wird in der Lage sein, Formen für hochkomplexe Metallgusskomponenten, die innerhalb der Gondel verbaut werden, zu drucken. Er soll künftig die Herstellungszeit der bis zu 60 Tonnen schweren Formen von zehn Wochen auf zwei Wochen reduzieren. Durch den Betrieb des Druckers nahe der Installationsstätten der Windturbine kann darüber hinaus der CO2-Fußabdruck verringert werden, da lange Transportwege entfallen, heißt es.

Beim Binder Jetting Verfahren wird eine Schicht des zu druckenden Partikelmaterials auf eine Bauplattform aufgebracht. Anschließend trägt ein Druckkopf ein Bindemittel in diejenigen Bereiche des Pulverbettes ein, in denen das gewünschte Bauteil gedruckt werden soll. Folgend wir eine neue Schicht Material aufgetragen und der Prozess wiederholt sich, bis das endgültige Teil oder die Form gedruckt ist.
Beim Binder Jetting Verfahren wird eine Schicht des zu druckenden Partikelmaterials auf eine Bauplattform aufgebracht. Anschließend trägt ein Druckkopf ein Bindemittel in diejenigen Bereiche des Pulverbettes ein, in denen das gewünschte Bauteil gedruckt werden soll. Folgend wir eine neue Schicht Material aufgetragen und der Prozess wiederholt sich, bis das endgültige Teil oder die Form gedruckt ist.
(Bild: Voxeljet)

Das modulare Verfahren des neuen 3D-Druckers basiert auf der Binder-Jetting-Technologie von Voxeljet und kann so konfiguriert werden, dass Gussformen mit einem Durchmesser von bis zu 9,5 Metern und einem Gewicht von über 60 Tonnen gedruckt werden können. Nach Angaben von Voxeljet bestand eine Testform, die 2019 für GE gedruckt wurde, noch aus Dutzenden von Einzelteilen. Mit dem neuen 3D-Drucker ACC soll die Anzahl deutlich reduziert werden und völlig neue Gussdesigns möglich sein.

Optimierte Sandgussformen

Das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV ist in diesem Projekt für gieß- und werkstofftechnische Fragen sowie die digitale Prozessüberwachung zuständig. Es wird das Thermomanagement während des Gießens unter die Lupe nehmen, die idealen Mischungsverhältnisse der Druckmaterialien evaluieren und neue Ansätze zur Prozessüberwachung entwickeln und testen. Denn: Wenn die gedruckten Sandformen optimiert sind, können teure Fehldrucke oder gar Fehlgüsse vermieden, Druckmaterialien wie Binder gespart und das mechanische und thermische Verhalten beim späteren Gießen verbessert werden.

Der Projektstart erfolgt im dritten Quartal 2021 und erste Drucktest sind für das erste Quartal 2022 geplant.

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