Is 3D-printen de toekomst voor verspanende e-mobiliteitsgereedschappen?

Fabrikanten van componenten voor hybride en elektrische voertuigen vragen steeds vaker om lichtere gereedschapsoplossingen met meer functionaliteiten. Voor Kennametal was dit de reden om een kottergereedschap voor statorhuizen te herontwikkelen, waarbij de mogelijkheden van 3D-printen ten volle worden benut.

De E-mobiliteitscomponenten worden doorgaans bewerkt op kleinere CNC-bewerkingscentra met een laag vermogen die lichtere gereedschapsoplossingen vereisen. Het 3D-geprinte statorhuis-kottergereedschap van Kennametal weegt de helft van die van de conventioneel vervaardigde versie, maar voldoet nog steeds aan de nauwkeurigheid, rondheid en oppervlakte-eisen voor het kotteren van aluminium motorIichamen.

“De hoofdboring waarin zich de stator van een elektromotor bevindt, heeft een diameter van ongeveer 250 mm en een lengte van ongeveer 400 mm, met een kleinere lager aan de onderkant,” zei Haraid Bruetting, manager, Programma engineering. “Wanneer het met conventionele middelen wordt vervaardigd, weegt een ruimer voor dit type toepassing meer dan 25 kilogram, veel te zwaar voor de bestaande bewerkingsmachines of voor het personeel dat met het gereedschap werkt.”

Additieve productiemogelijkheden

De Solution Engineering Group van Bruetting en Kennametal wendden zich tot de eigen additieve productiemogelijkheden van het bedrijf om een sterk maar lichtgewicht wisselplaatgereedschap te 3D-printen, uitgerust met Kennametal-technologieën, waaronder fijn instelbare RIQ-ruimplaten voor hoge precisie-afwerking en een KM4X-adapter voor maximale stijfheid. Het gereedschap beschikt ook over interne 3D-geprinte koel kanalen die helpen de productiviteit en levensduur van het gereedschap te maximaliseren.

“Door het gebruik van 3D-printen met metalen poederbed methode in combinatie met eindige elementenanalysesoftware, konden we een gereedschap ontwerpen en bouwen die het traagheidsmoment heel dicht bij het spilvlak bracht, waardoor de stijfheid werd verhoogd terwijl we aan de gewichtsbeperkingen van de klant voldeden,” zei Werner Penkert, manager, toekomstige oplossingen. “Het is een uitstekend voorbeeld van hoe Kennametal geavanceerde productietechnologie gebruikt om de unieke uitdagingen van onze klanten aan te gaan.”

Meer dan 50% lichter

Er werden twee versies van het gereedschap gebouwd, één met een koolstofvezel buis, de andere met een 3D-geprinte metalen buis. De resultaten waren indrukwekkend. Het gereedschap met de 3D-geprinte buis woog 10,7 kg en de koolstofvezelversie 9,5 kg, minder dan de helft van hun conventionele tegenhangers.