Entwicklung pneumatischer Schaltventle auf Basis von 3D-Siebdrucktechnologie
Aufgabe / Zielsetzung
Pneumatische Schaltventile sind komplexe und kostengünstige Produkte, die in großer
Stückzahl hergestellt werden. Im Bereich kleiner Fertigungsgeometrien sind die bisher
zu deren Herstellung genutzten Fertigungsverfahren sehr kostenintensiv. Mit dem Entwicklungstrend hin zu Miniaturventilen mit hoher Leistungsdichte und geringen Herstellkosten steigt somit der Bedarf nach alternativen Fertigungsansätzen. Der 3D-Siebdruck ist dabei als einziges Verfahren in der Lage, die für den Ventilaktor benötigten Multimaterialsysteme zu fertigen.
Ziel des geplanten Vorhabens ist es, die Möglichkeiten und Potenziale pneumatischer Schaltventile auf der Basis von dreidimensionaler Siebdrucktechnologie zu untersuchen und aufzuzeigen.
Lösungsweg
Zunächst erfolgt eine Definition der Anforderungen und Randbedingungen an das 3D-siebzudruckende Schaltventil. Darauf aufbauend werden eine Design- und Struktur-analyse geeigneter Ventilbauformen sowie eine Technologievalidierung für das Schalt-ventil durchgeführt. Aus diesem Prozess geht ein Gesamtkonzept für das Ventil mit grob dimensioniertem Ventilaktor, Federanker und Fluidstufe hervor. Zusätzlich sind für ausgewählte Materialkombinationen die Prozessabläufe beim Druck sowie Sintern und die resultierenden Materialparameter in Erfahrung zu bringen.
Anschließend erfolgt eine simulationsgestützte Ventildimensionierung und Herstellung
der Ventilkomponenten mit der Siebdrucklaboranlage. Deren Eignung wird durch
experimentelle Untersuchungen bestätigt.
Prozessteilschritte beim 3D-Siebdruck und Vorgehensweise beim Entwurf des zu druckenden Schaltventil
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des Projektes "Entwicklung von pneumatischen Schaltventilen auf der Basis von 3D-Siebdrucktechnologie" (Förderkennzeichen 703321). Die Autoren danken dem Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA für die Förderung und freundliche Unterstützung.