Gehäuse für die Getriebe großer Schiffe sind Unikate. Sie zu gießen, braucht es eigens hergestellte Gussformen. Werden die Gehäuse additiv gefertigt, also gedruckt statt gegossen, entfällt die individuelle Form. Auch das Gewicht der Einzelteile kann reduziert werden, da das Drucken vertracktere Konstruktionen möglich macht. So können Hohlräume oder Wabenstrukturen eingebracht werden. Das stählerne Getriebegehäuse aus dem 3D-Drucker soll deshalb maximal 10 t wiegen. Wird es gegossen, erreicht es 13 t.

Zur Herstellung der tonnenschweren Teile ist ein gewaltiger Druckraum nötig. 6 m lang, 3 m lang und 1,5 m hoch soll der Innenraum des 3D-Druckers werden, den Forschungsinstitute und Unternehmen aus Niedersachsen gemeinsam entwickeln wollen. Damit wäre er annähernd so groß wie ein Frachtcontainer.

Beim Drucken der stählernen Gehäuseteile setzen die Forscher des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) auf das laserunterstützte Lichtbogenschweißen. Bei diesem additiven Fertigungsverfahren wird Stahldraht aufgeschmolzen und Schicht für Schicht aufeinander geschweißt. Pro Stunde sollen auf diese Weise bis zu 5 kg Stahl aufgetragen werden, so das Forschungsziel.

Kein Verzug und weniger Materialeinsatz

Um die Qualität der Teile sicherzustellen, entwickeln Ingenieure des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) eine Inline-Messtechnik. Diese ermöglicht es, während des Druckens Fehler zu erkennen und zu korrigieren. Dafür wird der Druckvorgang dauerhaft überwacht; bei Bedarf werden Druckparameter im Prozess automatisiert angepasst. Wenn beispielsweise in einem Schritt zu viel Material aufgetragen wurde, kann im nächsten Schritt weniger aufgetragen werden oder umgekehrt. Da beim Drucken ein Teil des Materials noch heiß und ein Teil bereits abgekühlt ist, kann durch das Schrumpfen des Materials beim Abkühlen Verzug entstehen. „Dies ist eine Hürde, die wir überwinden wollen“, sagt Ake Kriwall, der sich am IPH gemeinsam mit Projektingenieur Dominik Melcher um die Entwicklung der Messtechnik kümmert.

An dem Forschungsprojekt sind neben dem IPH vier weitere Unternehmen und Institute beteiligt. Die Leitung des Projekts liegt bei der Reintjes GmbH, einem Schiffsgetriebe-Hersteller, der den 3D-Druck künftig in der Fertigung großer Produkte einsetzen will. Die Eilhauer Maschinenbau GmbH übernimmt den Anlagenbau des XXL-3D-Druckers. Das LZH arbeitet am laserunterstützten Lichtbogenschweißen und die Tewiss – Technik und Wissen GmbH ist für den Bau und die Steuerung des Druckkopfes zuständig.

Gefördert wird das Projekt „Energie- und ressourceneffiziente Herstellung großskaliger Produkte durch additive Fertigung am Beispiel von Schiffsgetriebegehäuse (XXL3DDruck)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI). Das Projekt läuft bis Ende 2021.

Institut für Integrierte Produktion Hannover GmbH (IPH)
Hollerithallee 6
30419 Hannover
Ansprechpartner ist Ake Kriwall
Tel.: +49 511 279760
info@iph-hannover.de
www.iph-hannover.de

Laser Zentrum Hannover e. V. (LZH)
Hollerithallee 8
30419 Hannover
Tel.: +49 511 27880
info@lzh.de
www.lzh.de

Reintjes GmbH
Eugen-Reintjes-Straße 7
31785 Hameln
Tel.: +49 5151 1040
info@reintjes-gears.de
www.reintjes-gears.de

Eilhauer Maschinenbau GmbH
Am Pferdemarkt 53
30853 Langenhagen
Tel.: +49 511 973600
info@eilhauer.de
www.eilhauer.de

Tewiss Technik und Wissen GmbH
An der Universität 2
30823 Garbsen
Tel.: +49 511 76219434
info@tewiss.uni-hannover.de
www.tewiss.uni-hannover.de