13.04.23 – 3D-Brennen
Twist mit dem Brenner
Brennen über mehrere Ebenen ist keineswegs Standard. Für Jebens gehört es zum Tagesgeschäft. Der Spezialist für große, schwere Brennteile und komplexe Schweißbaugruppen mit Sitz in Korntal-Münchingen ergänzt dafür das Verfahren mit einer ausgeklügelten Brenntechnik.
Die 24 spiralförmigen Stahlrippen zur Verstärkung von zwei Stahlgießpfannen fertigte Jebens per 3D-Brennen. © Jebens
Die Verstärkungsrippen für diese Stahlgießpfanne wurden mit einer vorgegebenen Torsion gebrannt. © Wessel
Das 3D-Brennen wird damit auch bei anspruchsvollen Geometrien zum Ersatz für einen kostenintensiven Vor- oder Komplettabtrag mittels Fräsen. Um dies zu gewährleisten, wird mit der Flamme zum Beispiel der Schnittwinkel entlang der gesamten Schnittkante kontinuierlich verändert.
Für 24 Stahlrippen, die zwei neue Gießpfannen für den Schmelzbetrieb eines Stahlwerks verstärken, wählte Jebens dieses Fertigungsverfahren. Auf den ersten Blick sehen die Stahlrippen, die den leicht kegelartigen Giespfannenkörper sternförmig umschließen, nicht spektakulär aus. Zudem sind sie für die bei Jebens sonst übliche Bauteilgröße eher klein. Beim genauen Hinsehen wird jedoch deutlich, dass jedes Brennteil so aussieht, als sei es um eine imaginäre Längsachse gedreht. Mit einer Fräsmaschine wäre die Umsetzung eher eine Standardaufgabe – eine sehr kostspielige allerdings. Der Brennschneidexperte löste diese herausfordernde Aufgabe mit der Flamme.
Alternative zur mechanischen Bearbeitung
Der Schnittwinkel der Rippen sollte bei einer Bauteilgröße von 120 x 245 x 928 mm über die gesamte Länge von 72 auf 84° verändert werden. Für die Lösung Brennen statt Fräsen sprach angesichts der benötigten Rippenanzahl vor allem die signifikante Kosten- und Zeitersparnis. Bei der zweistufigen Umsetzung erfolgte zunächst der Vorschnitt durch autogenes Brennen mit Sauerstoff. Anschließend fertigte der Brennschneidexperte mit dem Fasroboter den nicht vertikalen Schnittkantenverlauf. Was so einfach klingt, war nicht nur für die Brennspezialisten von Jebens eine Herausforderung. Die Programmierung des Roboters war derart komplex, dass sie nur durch den Hersteller der Robotersteuerung gelöst werden konnte. Mit dem Ergebnis, dass Jebens schließlich den Winkel des Bauteils über die gesamte Länge nahezu beliebig verändern konnte.
Binnen einer Woche war die erste Stahlrippe mit der vorgegebenen Torsion erstellt. Das Ergebnis war so gut, dass das Bauteil für diesen spezifischen Einsatzzweck nicht einmal durch Fräsen gefinished werden musste. Neben dem robotergeführten Brenner trug dazu auch die hohe Werkstoffkompetenz des Jebens-Teams bei. Im gesamten Prozess musste das Materialverhalten durch eine sensible Temperaturführung berücksichtigt werden.
Das Beispiel zeigt, dass sich auch bei schwierigen Bauteilgeometrien die Überlegung lohnt, ob eine Vor- oder sogar Komplettbearbeitung durch die Technik des 3D-Brennens möglich ist. Denn mit dem Verfahren bietet Jebens eine zeitlich und wirtschaftlich effiziente Alternative zur mechanischen Bearbeitung an.
