Höhere Qualität und geringere Kosten durch lasergesinterte Werkzeugeinsätze

Neueste Untersuchungen zeigen, dass sich mit lasergesinterten Werkzeugeinsätzen aus Metall enorme Qualitäts- und Kostenvorteile realisieren lassen. Konturnah verlegte Kühlkanäle optimieren die Temperierung, die Prozess-Sicherheit steigt und die Stückkosten sinken. Grund genug für die FKM sintertechnik GmbH, auf dem Gebiet des Rapid Tooling zu expandieren.

Ein wunder Punkt bei der Herstellung von Werkzeugen für den Kunststoff-Spritzguss ist stets die Temperierung der Kavitäten (Hohlräume). Sie entscheidet mit über Zykluszeit und Ausschuss, und damit letztlich über die Produktivität einer Serie. Traditionell gefertigte Kühlsysteme zeigen hier die bekannten Schwachstellen: Die Abstände zwischen formgebender Kontur und meist linear gebohrten Kühlkanälen schwanken, die Energieableitung erfolgt ungleichmäßig, die dadurch verursachten internen Spannungen im Spritzling schaden seiner Stabilität. Außerdem ist der Durchfluss in konventionellen Kanalsystemen selten harmonisch, da sich in fertigungsbedingten Tot-Zonen rasch Schmutz absetzt, der zu Engstellen oder gar Staus führt.

Bild: Die CAD-Daten zeigen die innere Geometrie der optimierten Kanalverläufe. (links) Aus den CAD-Daten entstehen im Lasersintern metallene Werkzeugeinsätze mit optimierter Temperierung, für die es – bis auf die Größe – kaum geometrische Grenzen gibt. (rechts) 

Auf Tuchfühlung mit dem Spritzling

Beim Einsatz lasergesinterter Werkzeugeinsätze lassen sich solche Negativfaktoren ausschließen. Denn das Schichtbauverfahren erlaubt es dem Werkzeug-Konstrukteur, die Kühlkanäle konturnah – also im idealen Abstand zur formgebenden Kontur – zu verlegen, ihre Querschnitte abschnittsweise anzupassen und ihren Verlauf mit Blick auf die Formteilung oder Entlüftung zu optimieren. Bei FKM Sintertechnik, einem europäischen Tooling-Dienstleister, hat seine Kapazitäten um eine weitere Lasersinter-Anlage vom Typ EOS M 270 erweitert. Das Unternehmen verfügt nun über drei leistungsfähige Sinteranlagen mit Bauräumen von bis zu 220 x 220 x 280 mm, mit denen kleine und mittelgroße Spritzguss-Werkzeuge aus Edelstahl, vergütetem Werkzeugstahl und Aluminium vollautomatisch gefertigt werden können.

Mit den lasergesinterten Einsätzen lassen sich Großserien von mehreren Millionen Kunststoffteilen produzieren! Über die nahezu freie Auslegung der Temperierkanäle in den lasergesinterten Werkzeugeinsätzen erschließt der Werkzeugbauer dem Anwender eine ganze Reihe weiterer Vorteile. Denn die konturnahe Kanalführung erhöht nicht nur die mechanische Qualität des Spritzlings, sondern führt darüber hinaus auch zu einer verbesserten Produktivität in der Serienfertigung: Der Spritzgieß-Prozess wird durch die harmonisierte Energieableitung präziser kontrollierbar und die Zykluszeiten lassen sich verkürzen.

Außerdem erhöht sich die Standzeit des Werkzeugs und die Ausschussquote sinkt. Aus praktischen Beobachtungen ergab sich die Erkenntnis, dass sich die Zykluszeiten um bis zu 60 Prozent reduzieren lassen und ein Ausschuss von fast Null erreichbar ist. Im konkreten Fall eines Werkzeugeinsatzes für eine Kunststoff-Rolle konnte die Zykluszeit von 27 auf 14 Sekunden gesenkt werden. Daraus lässt sich eine erhebliche Kostenersparnis ableiten", berichtet Firmenchef Jürgen Blöcher.

"Ausschuss von fast Null erreichbar"

Typische Beispiele für die erfolgreiche Anwendung lasergesinterter Metalleinsätze mit optimierter Temperierung sind Spritzgieß-Werkzeuge für die Serienproduktion von Pkw-Interieur-Teilen oder Bauteilen für Küchengeräte. "Bis auf die Größe setzt uns das Lasersintern derzeit kaum geometrische Grenzen", sagt Jürgen Blöcher.

Info: www.fkm-sintertechnik.de