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CAD CAM

3D-Druck – Die Luft- und Raumfahrttechnik gehört zu den innovativen Branchen. Hohe Belastbarkeit bei geringem Gewichts- und Platzbedarf prägt alle Konstruktionen. Die Isar Getriebetechnik stellt sich diesen Herausforderungen – mit Expertenwissen und Protolabs.

24. Mai 2018

Ein Flugobjekt mit E-Antrieb und einem Propellergetriebe, das sowohl horizontal als auch vertikal funktioniert. Das ist die Kurzformel für die neueste Entwicklung, mit welcher sich Geschäftsführer Dr.-Ing. Albert Wimmer und sein Team von Isar Getriebetechnik in Ismaning bei München beschäftigen. »Eine spannende Sache, denn die Versorgung mit Getriebeöl muss in allen Positionen gewährleistet sein.« Warum der Auftraggeber dafür gerade das kleine Team an der Isar auserkoren hat, erkennt man sofort, wenn man einen Blick auf bisherige Projekte wirft.

Getriebe mit Drehzahlen bis weit über 100.000 U/min und Turbogetriebe im Megawatt-Bereich sowie jegliche Hochleistungsgetriebe gehören zu den Spezialgebieten des Unternehmens. Die Spezialisten entwickeln vorwiegend Prototypengetriebe und Kleinserien. Die Kunden schätzen die sehr kurzen Entwicklungszeiten und nutzen die Getriebe in der Luftfahrttechnik, der Automobilbranche oder der Forschung. Die Bandbreite reicht von Klein- und Mikroantrieben bis zu wuchtigen Prüfständen, die auf extreme Belastungen ausgelegt sind. Ein 1,9-Megawatt-Adaptergetriebe für einen Helikopterprüfstand ist ein solches Exemplar des anspruchsvollen Getriebebaus.

E-Antrieb für die Luftfahrt

»Unser Kunde aus der Luftfahrttechnik hatte die Idee für einen völlig neuen E-Motor mit relativ hoher Drehzahl, welche wir über unser Getriebe reduzieren sollen, um einen Propeller anzutreiben«, erläutert Albert Wimmer. »Die Schwierigkeit daran ist die Schwenkbarkeit der gesamten Einheit. D. h. es muss in jeder Position eine Schmierung gewährleistet sein.«

Um dies zu erreichen, konstruierte das Isar-Team ein feinadriges Kanalsystem mit Austrittsdüsen für Öl, welches per Pumpendruck transportiert wird. Das Anlegen und die Darstellung des Systems im 3D-CAD-System Creo zeigte zunächst die theoretische Lösung auf. Anschließend war ein belastbarer Prototyp gefragt. Herkömmliche CNC-Fertigungsverfahren schieden letztendlich aus, da viele Stellen der komplexen Geometrie mit Fräsern nur schwer erreichbar sind oder umständliche Konstruktionen erfordern.

Albert Wimmer suchte daher nach einem leistungsstarken 3D-Fertigungsdienstleister und wurde bei Protolabs fündig: »Wir entschieden uns für das Metallsinterverfahren, welches im nahe gelegenen Eschenlohe von Protolabs durchgeführt wird. Beeindruckend war die Geschwindigkeit sowohl für die Angebotserstellung als auch für die Durchführung des Auftrags von nur 15 Werktagen.«

Die ersten Prototypen brachten sofort wichtige Erkenntnisse für die weitere Entwicklung und Konstruktion. In den verschlungenen Ölkanälen verblieben Reste des Sinterpulvers, die nicht zu entfernen waren. Weshalb in der nächsten Entwicklungsschleife breite Ausgänge geschaffen wurden, um die Kanäle sauber entleeren zu können. Mit Inserts lassen sie sich später wieder verschließen. Außerdem ist die Wandstärke an einzelnen Bereichen verdickt worden, um die Stabilität zu erhöhen.

»Die erforderlichen Revisionsschritte sind mit Protolabs deutlich schneller durchgeführt worden, als das mit klassischen Anbietern möglich gewesen wäre«, ist Albert Wimmer überzeugt. »Klasse waren auch die Hinweise von Protolabs zur fertigungsgerechten Konstruktion mit speziellen Stützgeometrien etc. All das hat zu einer zügigen Realisierung beigetragen. Wir verfügen bereits heute über eine funktionierende Einheit bestehend aus Motor, Getriebe, integrierter Pumpe und Ausgangsflansch. Es gibt bereits eine nächste Entwicklungsstufe, in der die Pumpe nicht nur das Getriebeöl umwälzt, sondern gleich noch den Motor mit kühlt«, beschreibt Albert Wimmer das weitere Vorgehen.

Zeitersparnis und Präzision sind gewichtige Faktoren bei der Vergabe von Fertigungsdienstleistungen, dies zeigte sich auch bei einem weiteren kritischen Teil: »Ein innenschrägverzahnter Hohlradträger besitzt eine sehr anspruchsvolle Zahnradgeometrie, für die man bei Standardfertigungsverfahren extrem lange Werkzeugbeschaffungszeiten in Kauf nehmen muss. Nicht so bei Protolabs. Hier wurde das voll funktionsfähige Teil in kurzer Zeit per Metallsintern produziert«, führt Geschäftsführer Wimmer begeistert aus.

Hohlradträger leichtgemacht

Die Daten des Modells werden hierzu einfach auf die Angebotsplattform von Protolabs hochgeladen. Es erfolgt eine Machbarkeitsprüfung. Im Dialog mit dem Kunden wird die Konstruktion optimiert. Diese Analyse ist kostenlos. Sobald die Zeichen auf »grün« stehen, beginnt die Produktion.

Dr.-Ing. Albert Wimmer ist froh, zu dem komplexen Thema additive Fertigung einen Partner mit breitem Spektrum gefunden zu haben: »Für uns ist Protolabs einfach der 3D-Fertiger auf Knopfdruck. Wir haben einen Anbieter mit der ganzen Bandbreite an Verfahren und Materialien, der immer auf dem aktuellsten Stand der Technik ist. Hinzu kommen noch die fundierte Beratung und die einfache Bestellabwicklung. Auf diese Weise finden wir stets das optimale Verfahren zur jeweiligen Anforderung. Dieses ganzheitliche Angebot und die überaus schnelle und termingerechte Produktion entlasten uns. Damit können wir uns voll auf unsere Projekte konzentrieren.« hjs

Erschienen in Ausgabe: 04/2018

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