Unter einem Ritzel versteht man ein kleineres Zahnrad innerhalb einer Zahnradpaarung. Ritzel findet man in fast allen Bereichen technischer Anwendung, vor allem aber im Maschinenbau. Im Maschinenbau und Fahrzeugbau bezeichnet man das treibende Zahnrad oder Kettenrad als Antriebsritzel. Es gibt die Kraft des Motors an ein größeres Rad weiter und sorgt somit für den Antrieb. Auch beim Fahrrad sorgen Ritzel für den Antrieb, jedoch werden sie in diesem Zusammenhang eher Zahnkranz und seltener Ritzel genannt.
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Ritzel aus dem 3D-Drucker
Der technische Fortschritt von 3D-Druckern war in der letzten Zeit rasant. Immer mehr Materialien können von den Druckern verarbeitet werden und das führt zu einer beachtlichen Entwicklung in der Verfahrenstechnik. So können 3D-Drucker sich inzwischen sogar zum Teil selbst herstellen bzw. Einzelteile für andere Werkzeuge produzieren – ebenso wie Zahnräder, Ritzel, Halterungen, Spannelemente und Gehäuseteile.
Die Design-Industrie freut sich besonders über die Verbesserungen im dreidimensionalen Herstellungsverfahren, denn so können kürzere Entwicklungszeiten für das Produktdesign realisiert werden. Produkte können schneller auf den Markt gebracht werden und schneller optimiert werden. Ebenso für den Vertrieb und die Marketingarbeit ist es von großer Bedeutung, wenn ein neues Produkt frühestmöglich präsentiert werden kann.
Mit 3D-Druckern entstehen inzwischen auch Bauteile für die Medizin, Elektrotechnik, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt und für die Umwelttechnologie. Ganz allgemein gesagt, gibt es etliche Vorteile vom 3D-Druck für die Industrie im Vergleich zu den klassischen Herstellungsverfahren wie Spritzgießen oder Extrudieren.
Serienherstellung mit dem 3D-Drucker
Mit 3D-Druckern lassen sich nicht nur Prototypen herstellen, sondern auch ganze Produktserien. Dazu wird zunächst die Urform auf einer Prototyping-Anlage entworfen und anschließend mit Flüssigsilikon abgegossen und ausgehärtet.
Der nächste Schritt ist dann das Entformen des Urmodells, sodass ein mehrteiliges Formwerkzeug aus Silikon entsteht, mit dem die weiteren Arbeitsschritte vorgenommen werden können. Mit der Silikonform kann nun mit Hilfe einer Vakuumgießmaschine und Zweikomponentengießharzen eine Produktserie produziert werden. Aus einer Silikonform können bis zu 20, manchmal sogar bis zu 100 Abgüsse entstehen.
Rapid Tooling: Werkzeugbau der Zukunft
Neben dem bereits erwähnten Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing gibt es auch das Rapid Tooling. Diese Fertigungsverfahren ist dazu geeignet, Werkzeuge und Formeinsätze herzustellen, wie es beispielsweise beim Space Puzzle Molding angewandt wird.
Die Kombination aus den Verfahren Rapid Tooling und Rapid Prototyping eignet sich dazu, Kunststoff-Bauteile aus Original-Material und in Serienqualität zu liefern. Zudem ist es das schnellste Rapid-Tooling-Verfahren weltweit, um Werkzeuge im Spritzgießverfahren herzustellen. Die Formeinsätze werden aus Aluminium hergestellt und zum Spritzgießen wird ein Formrahmen verwendet.
Durch das SPM-Baukastensystem sind schnelle und einfache Werkzeugwechsel zwischen kleinen und großen Spritzmaschinen möglich und die Preise für eine Form sind im Vergleich zu den herkömmlichen Spritzgussformen deutlich niedriger. Durch das Handentformen steigt allerdings der Teilepreis. Ein weiterer Nachteil ist zudem die Größe. Bis dato können lediglich Formeinsätze von maximal 200 x 400 x 800 mm realisiert werden.
Umwelt und Qualität
Was energiesparende und umweltfreundliche Herstellungsverfahren betrifft, liegt die additive Fertigung im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgießen klar vorne. Die Kosten und die benötigte Energie können bei der additiven Fertigung deutlich geringer gehalten werden und führen somit effizienter zum gewünschten Ergebnis.
Was den qualitativen Unterschied angeht, hat sich noch nicht herauskristallisiert, ob ein Produkt aus additiver Fertigung zum Beispiel mit den strengen Auflagen der Automobilhersteller mithalten kann, aber es gibt bereits einige Interessenten für die Produkte aus dem 3D-Drucker.
Vorteile der FDM-Technologie
Ein weiterer Pluspunkt von Rapid-Anwendungen, wie dem FDM-3D-Druck, ist die schnelle, günstige und platzsparende Ersatzteilherstellung. Aus diesem Grund gibt es an Bord der Raumstation ISS einen FDM-Drucker, um bei Bedarf schnell Ersatzteile herstellen zu können. Das bietet viele Vorteile für die NASA.
Auf dem Markt gibt es inzwischen sogar FDM-Drucker, die sich zum Teil selbst herstellen!
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