Praxis-Check 3D-Druck mit der Telemetrie Elektronik GmbH: Titan-3D-Druck mit komplexen, innenliegenden Strukturen
datatel Telemetrie aus Langenhagen stellt Systeme her, die ermöglichen, Messungen an schnell rotierende Teile für die Maschinenbaubranche durchzuführen. Für einen Senderträger aus Titan, der hohe Belastungen aushalten muss, suchte das Unternehmen nach einer Alternative zur zerspanenden Fertigung. Im Praxis-Check 3D-Druck hat Niedersachsen ADDITIV geprüft, ob Metall-3D-Druck das Bauteil bei gleicher Stabilität deutlich leichter umsetzen kann.
Das Unternehmen
| Name | Telemetrie Elektronik GmbH |
| Branche | Hersteller von Telemetrie-Systemen für rotierende Maschinen |
| Mitarbeitende | 51 – 150 |
| Standort | 30855 Langenhagen |
| Website | datatel-telemetry.de |
datatel Telemetrie ist ein internationaler Anbieter für Telemetriesysteme. Das mittelständische Familienunternehmen aus Langenhagen entwickelt seit 1976 maßgeschneiderte Lösungen, um Messdaten an rotierenden oder schwer zugänglichen Bauteilen drahtlos zu erfassen. Die Systeme von datatel Telemetrie kommen weltweit zum Einsatz, wenn es auf zuverlässige Messergebnisse unter extremen Bedingungen ankommt – etwa in der Produktentwicklung oder der Maschinendiagnose.
Die Idee
Ein telemetrisches Messsystem für rotierende Maschinen besteht aus einem mit der Maschine rotierenden Element sowie einem weiter entfernt positionierten Teil. In ersterem, der sogenannten Rotorbaugruppe befinden sich Elektronik-Module – die Sender. Sie schicken die von Sensoren aufgenommenen Signale an das Gegenstück – den Empfänger.
Wegen der hohen Drehzahl ist der Senderträger enormen mechanischen Kräften ausgesetzt. Er wurde bislang von datatel Telemetrie spanend aus hochfestem Titan gefertigt. Im Praxis-Check 3D-Druck wollte das Unternehmen den Senderträger mittels Additiver Fertigung herstellen und dabei rund 30 Prozent Gewicht einsparen, ohne die notwendige Stabilität zu verlieren.
Die Umsetzung
In das Inneren des Metallbauteils konstruierte datatel Telemetrie gezielte Hohlräume. Hierfür eignete sich das Laser Powder Bed Fusion-Verfahren, kurz LPBF: Dabei schmilzt ein Laser gezielt im Metallpulver Schichten zusammen und baut so das Bauteil auf. Als Material verarbeiteten die Expert:innen von Niedersachsen ADDITIV die Titanlegierung Ti6Al4V.
Die eigentliche Herausforderung in diesem Praxis-Check 3D-Druck lag in der Konstruktion: Um Gewicht zu sparen, sollte der Senderträger Hohlräume und gekrümmte Kabelkanäle erhalten. In der Fertigung sollten jedoch Flächen mit einer Neigung von weniger als 45 Grad nach unten vermieden werden. Denn diese können zu Wärmestau, möglichen Fertigungsfehlern sowie rauen Oberflächen in den Kabelkanälen durch entfernte Stützstrukturen führen und könnten sonst die Kabelummantelung durch die hohe Rotationskraft beschädigen.
Gemeinsam mit datatel Telemetrie passten die Expert:innen von Niedersachsen ADDITIV die Konstruktion für den 3D-Druck an. Das symmetrische, runde Bauteil mit einem Durchmesser und einer Höhe von jeweils circa 6 cm entstand in 13 Stunden auf einer LPBF-Anlage.
Ergebnisse
Dem Team von Niedersachsen ADDITIV gelang es, den komplex geformten Senderträger erfolgreich aus Titan zu fertigen. Wie für das Verfahren üblich, wies das Bauteil nach dem Druck eine raue Oberfläche auf. datatel Telemetrie entschied sich dazu, die Oberfläche des Bauteils bei einem Dienstleister mechanisch nachzubearbeiten, um es dann für den Praxiseinsatz bewerten zu können.
Ob datatel Telemetrie sich zukünftig für ein additives Verfahren entscheidet, wird wohl von den Gesamtkosten abhängen, wie den Anschaffungskosten einer vergleichsweise kostspieligen Maschine, dem Betrieb, Mitarbeiterschulungen und dem Aufwand der Nachbearbeitung.
