Elektromotoren gehören zu den am schnellsten wachsenden Märkten, vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Das deutsche Unternehmen Additive Drives setzt dabei konsequent auf additive Fertigung: Komplexe Komponenten für Hochleistungs-E-Motoren werden gedruckt statt konventionell gefertigt. Damit das funktioniert, muss jedes Bauteil geometrisch exakt sein – und genau hier kommt der 3D Scan ins Spiel. Dieser Beitrag zeigt, wie optische Messtechnik die Entwicklung beschleunigt und den Übergang in die Serienfertigung absichert.
Warum E-Motor-Komponenten so anspruchsvoll sind
Additive Drives fertigt sowohl Prototypen als auch Komponenten für leistungsstarke Elektromotoren. Gestartet im Automobilbereich und im Prototypenbau, konzentriert sich das Unternehmen inzwischen auf die Serienfertigung kompletter E-Motoren. Der Vorteil des 3D-Drucks liegt in der Geschwindigkeit und Flexibilität: Antriebe lassen sich an unterschiedliche Branchenanforderungen anpassen und sehr schnell kundenspezifisch auslegen.
Die technischen Ziele sind ambitioniert. Angestrebt werden Wirkungsgrade von bis zu 98 Prozent und Leistungsdichten von über 25 kW pro Kilogramm. Bei solchen Werten verzeihen die Bauteile kaum Abweichungen – schon kleine Formfehler können Effizienz und Wärmeabfuhr beeinträchtigen. Eine lückenlose Qualitätskontrolle ist deshalb nicht verhandelbar.
Case Study: ATOS Q in der Entwicklungsschleife
Für die Entwicklung von Prototypen und Werkzeugen setzt Additive Drives den optischen 3D-Scanner ZEISS ATOS Q ein, der über die Plattform #HandsOnMetrology vertrieben wird. Das System arbeitet mit Streifenlichtprojektion: Ein Muster wird auf das Bauteil projiziert, Kameras erfassen die Verformung des Musters, und die Software berechnet daraus ein vollflächiges 3D-Modell. Gerade für kleine bis mittelgroße Bauteile liefert das Verfahren detaillierte Geometrieinformationen.
Der Scanner lässt sich direkt vor Ort einsetzen. Additiv gefertigte Teile werden schnell in ein digitales 3D-Modell überführt, das sofort mit den CAD-Daten verglichen werden kann. Die Ergebnisse fließen unmittelbar in die nächste Iterationsschleife ein: Wo das gedruckte Bauteil vom Soll abweicht, wird die Konstruktion oder die Druckstrategie angepasst. Das spart im Prototyping wertvolle Zeit, weil Abweichungen nicht erst im Funktionstest des Motors auffallen.
Typische Fragen, die ein vollflächiger Scan bei additiv gefertigten Bauteilen beantwortet, sind: Hat sich das Teil beim Druck oder bei der Nachbehandlung verzogen? Stimmen Wandstärken und Bohrungen nach dem Entfernen der Stützstrukturen? Wie gleichmäßig ist die Schwindung über das gesamte Bauteil verteilt? Anders als eine punktuelle taktile Messung zeigt die farbcodierte Soll-Ist-Abweichung auf einen Blick, wo und in welchem Umfang ein Bauteil vom CAD-Modell abweicht. Gerade bei Freiformflächen und innenliegenden Strukturen, wie sie in der additiven Fertigung typisch sind, ist dieser Überblick die Grundlage für jede gezielte Korrektur.
Vom Prototyp zur Serie: Halbautomatisierung mit ZEISS ScanPort
Mit dem Schritt in die Serienfertigung ändern sich die Anforderungen an die Messtechnik. Statt einzelner Prototypen müssen nun viele gleichartige Bauteile reproduzierbar geprüft werden. Für diesen Übergang hat ZEISS den ScanPort entwickelt, eine halbautomatisierte Lösung, die besonders gut zu Anwendungen wie bei Additive Drives passt:
- Drei Achsen für die vollständige Erfassung kleiner bis mittelgroßer Bauteile – ohne dass dafür Messprogramme geschrieben werden müssen.
- Kompatibel mit den Scannern ZEISS ATOS Q und ZEISS GOM Scan 1, die je nach Messaufgabe gewechselt werden können.
- Standardisierte Messabläufe per Knopfdruck und Auswertung in der Software ZEISS INSPECT – vom Scan über den Soll-Ist-Vergleich bis zum Prüfbericht.
So lässt sich die Qualitätskontrolle bereits ab der ersten Serie in den Fertigungsablauf integrieren, statt sie als nachgelagerten Engpass zu behandeln.
Warum 3D Druck Dienstleistungen und Messtechnik zusammengehören
Der Fall Additive Drives verdeutlicht ein Prinzip, das für jede additive Fertigung gilt: Ein gedrucktes Bauteil ist erst dann fertig, wenn seine Geometrie nachgewiesen ist. Das betrifft insbesondere sinterbasierte Verfahren mit Schwindung und Verzug, aber auch Kunststoff- und Keramikbauteile. Unternehmen, die 3D Druck Dienstleistungen in Anspruch nehmen, sollten deshalb darauf achten, dass ihr Partner Messtechnik und Prüfberichte als festen Bestandteil des Prozesses anbietet. Umgekehrt profitieren Anwender mit eigener Fertigung davon, den 3D-Scanner nicht nur zur Endkontrolle, sondern bereits in der Entwicklung einzusetzen.
Fazit
Additive Drives zeigt, wie eng Fertigung und Messtechnik in anspruchsvollen Anwendungen verzahnt sein müssen. Optische 3D-Scanner verkürzen die Entwicklungsschleifen, und halbautomatisierte Lösungen machen die Qualitätskontrolle serientauglich. Wer additive Fertigung in die Serie bringen will, sollte die Messtechnik von Anfang an mitplanen.
Sprechen Sie mit AM Pioneers
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