3D-gedrucktes Ersatz-Ruderlager innerhalb von 3 Wochen sorgt für verbessertes Steuerverhalten

• Was wurde benötigt: ein zweiteiliges Ruderlager
• Herstellungsverfahren: selektives Lasersintern (SLS)
• Anforderungen: geteilte Bauform, Funktionsfähigkeit in Seewasser, gute Passform
• Material: iglidur I3
• Branche: Schiffbauindustrie
• Erfolg durch die Zusammenarbeit: schnelle Erstellung und Lieferung innerhalb von 3 Wochen, um Faktor 20 kostengünstiger als die Alternative aus seewasserbeständigen Metalllegierungen, verbessertes Steuerverhalten

 
Die Anwendung auf einen Blick:
Bei einem Segelboot vom Typ Albin Delta war das untere Ruderlager ausgeschlagen und musste ersetzt werden. Allerdings kam der Kunde nicht so einfach an ein Ersatzteil, da es den Hersteller des Bootes seit einigen Jahren nicht mehr als Ansprechpartner gibt. Außerdem sind die im Originaldesign verwendeten Maße heutzutage nicht mehr üblich und mit der geteilten Bauform des Lagers ist es fast unmöglich, ein alternatives Ersatzteil zu beschaffen. Dank der Online-Angebote von igus konnte der Kunde innerhalb von zwei Stunden ein Lager konfigurieren, was den Anforderungen des alten Lagers entsprach. Nach wenig Zeit stand fest, dass sich durch das neue Lager das Steuerverhalten deutlich verbessert hat. Zitat des Kunden: “Für mich ein perfektes Beispiel wie Industrie 4.0 funktioniert. Von der Aufgabenstellung bis zur realen Lösung einer hochindividuellen Konstruktionsaufgabe, hat es nur 3 Wochen gedauert und nur 2 Stunden am Rechner benötigt.“

 

Das zweigeteilte Ruderlager eines Segelboots, auch Dolle genannt, konnte mit iglidur I3 im Lasersintern hergestellt werden.

Problem

Das Ruderlager eines Segelboots musste ersetzt werden. Das aus den 1980er Jahren stammende Modell Albin Delta, oder Delta 31, hat jedoch ein besonderes Lager, dessen Bauform zweigeteilt ist. Die Lager werden in ihrem unüblichen Maß nicht mehr produziert und den Hersteller gibt es auch nicht mehr. Nach einer fertigen Alternative zu suchen erwies sich also als fast unmöglich. Lediglich eine sehr teure Fertigung von Lagerschalen aus seewasserbeständigen Metalllegierungen hätte funktioniert.

Lösung

Eine preiswerte Alternative fand der Kunde bei igus. Mit dem Online-Konfigurator konnte er die Grundform des Ruderlagers konstruieren und als CAD-Modell herunterladen. Anschließend erweiterte er das Modell um weitere Merkmale, wie ein 2. Bund und die für das Segelboot typische Teilung des Lagers. Das fertige Modell gab er schließlich mit dem 3D-Druckservice in Auftrag. Wenige Wochen später kam das Ersatzlager an und nach kurzer Zeit konnte der Kunde eine massive Verbesserung des Steuerverhaltens vermerken.

Mit dem SLS-Verfahren Detailgenauigkeit erzielen

Damit das Steuerverhalten gleichbleibt, musste also ein Ruderlager mit der perfekten Passform gefertigt werden. Und das war nicht so einfach, denn mit den unüblichen Maßen und der Teilung des Lagers, unterlag das Ruderlager einer sehr individuellen Passform. Im igus Online-Konfigurator konnte der Kunde eigenständig ein Gleitlager in passender Basisform mit den korrekten Toleranzen konstruieren. Nach wenigen Anpassungen wählte er die Fertigung im SLS-Verfahren. Dabei wird in einem Pulverbett Schicht für Schicht das SLS-Pulver mit einem Laser punktuell aufgeschmolzen. Dieses Verfahren ermöglicht eine sehr hohe Maßhaltigkeit und ist im Zusammenhang mit dem SLS-Pulver iglidur I3 bestens für Bauteile geeignet, die eine hohe Detailgenauigkeit mit exakten Oberflächen erfordern.

Das Ruderlager wurde zweigeteilt konstruiert und hat eine exakte Passform.

Es muss nicht immer Metall sein – mit motion plastics kommt man (günstig) weiter

Alternativ hätte der Kunde auch auf die individuelle Fertigung von Lagerschalen aus seewasserbeständigen Metalllegierungen zurückgreifen können. Das wäre allerdings mit den 20-fachen Kosten verbunden gewesen zum Lager aus Hochleistungspolymeren. Die Materialien für den 3D-Druck von igus sind tribologisch optimiert und eignen sich insbesondere für Anwendungen mit Verschleiß. Für die Anwendungsbedingungen des Ruderlagers eignete sich iglidur I3 als verschleißfestes Material; für anspruchsvollere und dauerhafte Unterwasseranwendungen empfiehlt das igus Testlabor iglidur I8 (s. Abb.). Eine vollständige Versuchsbeschreibung der Unterwasserversuche finden Sie hier. Der 3D-Druck-Service von igus bietet nicht nur SLS-Materialien wie iglidur I3 und I8 an, sondern auch Filamente und weiteres Zubehör für die additive Fertigung von kundenindividuellen Verschleißteilen. 

Verschleißraten unter Wasser (schwenkend): Flächenpressung: 1 und 2 MPa Oberflächengeschwindigkeit: 0,01m/s Temperatur: 23° C Wellenmaterial: V2A Y-Achse = Verschleißrate [µm/km] 1. iglidur I3 (SLS 3D-Druck) 2. iglidur I8-ESD (SLS 3D-Druck) 3. iglidur J (Spritzguss) 4. iglidur UW (Spritzguss) 5. iglidur UW160 (Spritzguss)

Ersatzteile aus dem 3D-Drucker – Oldtimer, Segelboote & Co.

Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks ist die Geometriefreiheit , die mit dem werkzeuglosen Verfahren einhergeht. Der Clou bei igus: Wir verwenden unsere eigenen tribologisch optimierten Werkstoffe, die sich insbesondere für den Druck von Verschleißteilen eignen. Durch die integrierten Festschmierstoffe ist eine externe Schmierung nicht mehr notwendig und die regelmäßige Wartung wird obsolet. Für den Tacho eines Oldtimers  war das sowohl preislich als auch im Sinne der Lieferzeit die optimale Lösung. Die verschlissene Schnecke konnte einfach nachkonstruiert und gedruckt werden. Aber nicht nur für einzelne Verschleißteile lohnt sich der 3D-Druck, auch für Serienproduktionen eignet sich das additive Verfahren.
 

Die Konstruktion eines passgenauen Lagers war innerhalb von 2 Stunden erledigt.