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Hybridfertigung

Bessere Ersatzteilversorgung für rotierende Maschinen

| Autor/ Redakteur: Daniela Haldenwang / Stefan Guggenberger

Die jüngsten Fortschritte in der Konstruktion und Herstellung von Ersatzteilen haben den Zeitaufwand für die Produktion von Teilen für Reparatur und geplanten Austausch reduziert. Digitalisierung und neue Fertigungstechniken ermöglichen stark verkürzte Lieferfristen.

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Spezielle Reinigungs- und Poliergeräte runden den Fertigungsprozess ab.
Spezielle Reinigungs- und Poliergeräte runden den Fertigungsprozess ab.
(Bild: Sulzer)
  • Verlorene Baupläne werden durch Reverse Engineering ersetzt
  • Hybridfertigung führt zu Zeiteinsparung bei der Herstellung
  • LMD-Verfahren und CNC-Werkzeugmaschinen sorgen für Genauigkeit

Wichtige Anlagen wie Pumpen, Kompressoren, Expander und Turbinen sind auf eine lange Lebensdauer ausgelegt, dennoch werden irgendwann neue Teile benötigt, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Manchmal ist dabei noch der Originalhersteller in der Lage, die Geräte zu unterstützen, aber in vielen Fällen muss man auf einen Drittanbieter zurückgreifen.

Die Langlebigkeit dieser Maschinen bedeutet, dass seit ihrer Herstellung Jahrzehnte vergangen sein können. Die Ersatzteilbeschaffung gestaltet sich dann unter Umständen schwierig. Möglicherweise ist der Maschinenhersteller gar nicht mehr im Geschäft oder es müssen sehr lange Lieferzeiten in Kauf genommen werden.

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Das Beste aus zwei Welten

Glücklicherweise hat die moderne Teilefertigung in den vergangenen Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. Im Zusammenspiel mit 3D-Zeichnungen haben zunächst CNC-Maschinen die Bearbeitungsgenauigkeit ganz erheblich verbessert.

Jüngere Innovationen wie der 3D-Druck und die Hybridfertigung haben zu enormen Zeiteinsparungen bei der Herstellung von Gussformen sowie den Komponenten selbst geführt. Wartungsingenieure auf Teilesuche können heute aus einer Fülle von Lösungen wählen, um in Rekordzeit an die benötigten Komponenten zu kommen.

In vielen Fällen sind die ursprünglichen Konstruktionszeichnungen nicht mehr verfügbar, sodass das Bauteil in einem Reverse Engineering Prozess rekonstruiert werden muss. Je nach Komplexität sind dafür Hunderte oder gar Tausende von Messungen notwendig, um eine neue Zeichnung für eine Komponente zu erstellen.

Mit hochmodernen 3D-Laserscannern lässt sich inzwischen jedoch innerhalb von Minuten die Datenerfassung für komplexe Objekte wie beispielsweise Pumpenlaufräder durchführen. Besser noch: Im Zuge des Reverse Engineering Verfahrens kann die ursprüngliche Konstruktion optimiert werden, angefangen bei der Werkstoffauswahl, über das Aufbringen moderner Beschichtungen bis hin zu Effizienzsteigerungen durch Berechnung mit Werkzeugen für numerische Strömungsmechanik zur Optimierung von Leistung und Haltbarkeit.

Neue Wege

Größere Komponenten entstehen oft durch das Gießen von geschmolzenem Metall in eine Form, wobei für den Formenbau früher in der Regel Holzmodelle angefertigt werden mussten. Heute können CAD-gesteuerte 3D-Sanddrucker innerhalb kürzester Zeit Formen mit optimal positionierten Austrittskanälen zum Entweichen der Gase herstellen, die eine einwandfreie Qualität der Werkstücke gewährleisten.

Alternativ fertigt ein mehrachsiger CNC-Fräsroboter die Präzisionsform aus einem massiven Werkstoffblock. Anstatt Wochen, wie früher im Formenbau mit Holzmodellen, dauert auch dieses Verfahren nur wenige Stunden. Durch modernste Technologie können die Lieferzeiten drastisch verkürzt werden, vor allem wenn alle Prozessschritte gut koordiniert sind oder noch besser am selben Standort stattfinden.

Das in der Maschinenwerkstatt gefertigte Werkstück bedarf noch der Feinbearbeitung mit CNC-Drehmaschinen, Fräswerkzeugen und Schleifmaschinen, um die endgültigen Abmessungen und die erforderliche Oberflächengüte herzustellen. Diese Bearbeitungsschritte können im Hinblick auf die Anwendung optimiert werden und sorgen für eine perfekte Passung bei der Montage.

Rekonstruktion und Modernisierung

Wenn Teile abgenutzt oder verschlissen sind, ist eine Rekonstruktion durch Vermessen möglicherweise ausgeschlossen. In diesem Fall können mittels Hybridtechnik – einer Kombination aus additiver Fertigung und Präzisionsbearbeitung – vorhandene Teile in ihren Originalmaßen wiederhergestellt werden.

In Verfahren wie Laser-Metallabscheidung (LMD) kann Material aufgebracht werden, das eine ausgezeichnete Bindung bei minimaler Wärmeeinwirkung erreicht. Hierdurch werden Spannungen im Werkstück vermieden. Die endgültigen Abmessungen werden dann mithilfe mehrachsiger CNC-Werkzeugmaschinen gefertigt, bevor das Bauteil eine abschließende Qualitätskontrolle durchläuft.

Zu diesem Zweck muss der Teilehersteller über umfassende Prüfeinrichtungen verfügen, zerstörungsfreie Prüfungen durchführen und Nachweise zur Werkstoffanalyse, chemischen Analyse und Wärmebehandlung liefern können. Nur so kann sichergestellt werden, dass die exakten Spezifikationsdaten des neuen Bauteils allen Vorgaben entsprechen.

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