Mehr­stu­fi­ge Dros­sel­pa­ke­te aus addi­ti­ver Fertigung

Im Zuge der stän­di­gen Wei­ter­ent­wick­lung von Pro­duk­ten und Fer­ti­gungs­ver­fah­ren ist die addi­ti­ve Fer­ti­gung auch bei metal­li­schen Kom­po­nen­ten nicht mehr weg­zu­den­ken. Wenn der­zeit aus Kos­ten­grün­den nur bei rela­tiv klei­nen Kom­po­nen­ten anwend­bar, besteht hier ein Poten­ti­al an tech­ni­schen Mög­lich­kei­ten, die ein voll­kom­me­nes Umden­ken hin­sicht­lich Kon­struk­ti­on und Anwen­dungs­wis­sen erfordert.
Unter den Begriff „addi­ti­ve Fer­ti­gung“ fal­len alle Fer­ti­gungs­ver­fah­ren, bei denen das zu pro­du­zie­ren­de Bau­teil Schicht für Schicht aus Roh­ma­te­ri­al (wel­ches als Pul­ver oder auch als Draht vor­liegt) auf­ge­baut wird. Das der­zeit wich­tigs­te Ver­fah­ren bei Metal­len ist das selek­ti­ve Laser­schmel­zen (SLM). Hier­bei wird Metall­pul­ver in Schich­ten von 20–100 μm auf­ge­tra­gen und anschlie­ßend mit­tels Laser­strahl an den Stel­len, die hin­ter­her „Bau­teil“ wer­den sol­len, kom­plett auf­ge­schmol­zen. Mit dem Erstar­ren die­ser Berei­che zu einer kom­pak­ten Mas­se mit den Eigen­schaf­ten des Grund­werk­stof­fes und dem Ent­fer­nen des nicht auf­ge­schmol­ze­nen Pul­vers am Ende des Pro­duk­ti­ons­pro­zes­ses ent­steht das fer­ti­ge Bauteil.
Auf­grund der rela­tiv hohen spe­zi­fi­schen Kos­ten für addi­tiv gefer­tig­te Kom­po­nen­ten beschränkt sich die wirt­schaft­li­che Anwen­dung der addi­ti­ven Fer­ti­gung nur auf Kom­po­nen­ten, die

1. mit her­kömm­li­chen Ver­fah­ren nicht oder nur sehr auf­wen­dig her­stell­bar sind.
2. in Grö­ße und Gewicht so bemes­sen sind, dass die Mehr­kos­ten sich noch in einer ver­nünf­ti­gen Rela­ti­on zum Markt­preis der Arma­tur bewegen.
3. bei addi­ti­ver Fer­ti­gung einen nach­weis­ba­ren Kun­den­nut­zen dar­stel­len. Dies kann eine kur­ze Lie­fer­zeit sein (z.B. bei drin­gend benö­tig­ten Ersatz­tei­len) oder auch tech­ni­sche Vor­tei­le, die sich durch die rein funk­ti­ons­ori­en­tier­te Form­ge­bung oder durch die indi­vi­du­el­le Anpass­bar­keit an vor­ge­ge­be­ne Pro­zess­an­for­de­run­gen ergeben.

Basie­rend auf die­sen Vor­ga­ben wur­de für die Arca Eco­trol-Regel­ven­ti­le eine Metho­dik für mehr­stu­fi­ge Dros­sel­pa­ke­te ent­wi­ckelt, die direkt aus der Ven­til­be­rech­nung CAD-Daten erstellt. Die­se kön­nen mit vor­ge­ge­be­ner Zahl an Dros­sel­stu­fen, aber auch mit (über den Ven­til­hub) varia­bler Stu­fen­zahl aus­ge­führt sein. Letz­te­re Vari­an­te ist beson­ders geeig­net für Ein­satz­fäl­le, bei denen eine gro­ße Abhän­gig­keit zwi­schen Durch­fluss und Dif­fe­renz­druck besteht, d.h. bei klei­ner Durch­fluss­men­ge ist der Dif­fe­renz­druck sehr hoch (mit ent­spre­chen­der Anfäl­lig­keit für Kavi­ta­ti­on); bei voll geöff­ne­tem Ven­til hin­ge­gen liegt nur ein gerin­ger Dif­fe­renz­druck vor. Hier reicht dann eine ein­stu­fi­ge Dros­se­lung mit ent­spre­chend hohem Durch­fluss­ko­ef­fi­zi­en­ten aus.