Ersatzteile mit CAD nachbilden und drucken
9. Juni 2022
Der 3D-Druck von Ersatzteilen ist eine sehr gute Möglichkeit für Bauteile, bei denen keine Produktion mehr vorhanden ist. Mit den traditionellen Verfahren ist die Herstellung von einem Ersatzteil ein sehr kostenintensiver und zeitaufwendiger Prozess. Selbst für private Kunden lohnt sich die additive Fertigung in solchen Fällen, wie z.B. für Ersatzteile für Vintage-Lautsprecher, wie wir bereits in einem anderen Blogbeitrag berichtet haben.
Oft bestehen keine Konstruktionszeichnungen und damit man überhaupt zu einem 3D-Druck kommen kann, muss das Ersatzteil zuerst exakt nachgebildet werden. Um ein 3D-Modell von einem Teil zu erstellen, gibt es zwei Möglichkeiten: entweder wird das Originalteil eingescannt und ein 3D-Modell wird abgeleitet oder das 3D-Modell wird mit einem CAD-Tool erstellt. Das nennt sich Reverse Engineering.
Das Einscannen eines Objektes ist kostenintensiv, weil die professionellen 3D-Scanner ziemlich teuer sind, und daher lohnt es sich eher für Objekte mit komplexen Geometrien. Die manuelle Konstruktion von Bauteilen ist dagegen eine sehr zuverlässige Methode bei kleineren Objekten mit einfacher Geometrie. Dabei werden die Objekte genau vermessen und mit einem CAD-Tool nachgebaut.
Abb. Ringklammer zur Befestigung eines LED-Strahlers
Wir zeigen hier anhand eines konkreten Beispiels wie dieser Prozess abläuft. Zum Nachbauen haben wir eine Ringklammer mit drei Hacken zur Befestigung von LED-Strahlern ausgesucht. Bei der Original-Ringklammer ist der Kunststoff mit der Zeit unter der ständigen Temperaturlast sehr hart geworden und bricht leicht ab, wenn die Lampe mal ausgetauscht werden sollte. Zusätzlich durch die verlorene Elastizität der Klammer springt der LED-Strahler stets raus. Wir wollen zudem das Teil aus ASA drucken, da dieses Filament stabil und gleichzeitig eine sehr gute Resistenz gegen Hitze und UV-Strahlung aufweist.
Schritt 1: Wir vermessen genau das Bauteil mithilfe eines Messschiebers
Schritt 2: Wir erstellen ein 3D-Modell mit einem CAD-Tool
Bei Bedarf verändern wir die Baugeometrie des Teils, damit wir eine bessere Druckbarkeit gewährleisten können und möglichst ohne Stützkonstruktion drucken.
Die Ringklammer hat drei Hacken. Im Originalteil sieht das Profil vom Hacken in Querschnitt so aus:
Bei dieser Geometrie gibt es einen 90° Überhang. Der 3D-Druck von 90° Überhängen erfordert eine Stützkonstruktion. Um das zu vermeiden, bleiben uns zwei Möglichkeiten:
Variante 1:
Wir können die Geometrie im Bereich des Absatzes zu einem massiven Objekt verändern, ohne dabei die Funktionalitäten zu verlieren, sodass kein Überhang entsteht.
Variante 2:
Wir verändern die bestehende Baugeometrie, sodass ein größerer als 45° linearer Überhang entsteht. Überhänge über 40°- 45° können von unseren Druckern sauber gedruckt werden.
Die intelligente Lösung in diesem Fall ist Variante 2, denn dabei wird Material und Druckzeit gespart. Das Entfernen einer Stützstruktur entfällt, wodurch keine sichtbaren Spuren an der Oberfläche entstehen.
Abb. Nachbildung des Ersatzteils mittels CAD-Tool (FreeCad). Die Baugeometrie der Original-Ringklammer wurde leicht geändert und für den 3D-Druck optimiert.
Schritt 3: Das Teil wird gedruckt
Abb. Das aus ASA-Filament 3D-gedruckte Ersatzteil hat eine längere Lebensdauer im Vergleich zum Originalteil
Bei relativ einfachen Teilen ist die manuelle Konstruktion häufig die schnellste und kostengünstigste Lösung. Die Vermessung, die Erstellung des Teils mit dem CAD-Tool und anschließend der 3D-Druck haben insgesamt 1 Stunde Zeit beansprucht. Dabei konnten wir aber viel erreichen:
- Wir haben die Geometrie ohne Verlust der Funktionalitäten des Originalteils optimiert
- Wir haben das Teil aus einem für den Fall geeigneten Material gedruckt und somit haben wir die Lebensdauer des Originalteils verbessert
- Bei Bedarf kann das Teil immer wieder mit additiver Fertigung repliziert werden
Mithilfe Reverse-Engineerings können wir anhand eines verfügbaren Altteils ein 3D-Modell und eine exakte Nachkonstruktion fertigen. LVtech kann Sie bei der Anpassung des Bauteils unterstützen, sodass das neue Teil sogar bessere Eigenschaften bei gleich gebliebenen Funktionalitäten aufweist.
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