Die Neue Materialien Bayreuth öffnet dem Werkzeugbau einen Weg, um großformatige Formwerkzeuge mit oberflächennaher Temperierung zur Erreichung hoher Abkühlraten schnell und kostengünstig anfertigen zu können.
Die Effizienz der Werkzeugkühlung ist z. B. beim Spritzgießen oder Sandgießen ein entscheidener Faktor für die Produktqualität und die Prozessproduktivität. Daher steht die Verbesserung der Kühlraten, die eine höhere Formtreue und geringere Zykluszeiten ermöglicht, im Mittelpunkt der Werkzeugentwicklung.
Oberflächennahe Kühlsysteme sind eine bewährte Strategie für eine effiziente Kühlung. Um solche topologieoptimierten, konturnahen Kanäle in die Werkzeuge einzubringen, werden zunehmend pulver- und drahtbasierte Additive Fertigungsverfahren eingesetzt. Bei der Herstellung großformatiger Werkzeuge stößt die klassische Additive Fertigung jedoch an ihre Grenzen, da dies entweder technisch nicht möglich oder mit hohem Kostenaufwand verbunden ist.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Neue Materialien Bayreuth GmbH das Ziel gesetzt, einen Prozess zu entwicklen, mit dem es möglich wird, großformatige Werkzeuge mit oberflächennahen Temperierkanälen kostengünstig herzustellen. Ergebnis ist ein neuartiges Hybridverfahren, bei dem die Zerspanung und das Kaltgasspritzen miteinander kombiniert werden.
Hierbei werden zunächst zwei einzelne Werkzeugteile hergestellt. Zum einen ist dies der Werkzeugeinsatz mit eingefrästen Temperierkanälen, zum anderen ein Blech mit gefrästen Aussparungen spiegelbildlich zur Geometrie der Kanäle im Werkzeugeinsatz. Auf diese Weise kann dieses Blech den Werkzeugeinsatz komplett abdecken. In einem zweiten Schritt werden die beiden Werkzeugteile dauerhaft zusammengefügt. Dies geschieht mittels Kaltgasspritzen, was eine Fügeverbindung mit einer hohen Dichtigkeit gewährleistet. Ein weiterer Vorteil des Spritzprozesses, der robotergestützt geführt wird, ist die Reproduzierbarkeit der Abscheidungsrate.
Mit dem neuen Hybridverfahren lassen sich Hochleistungswerkzeuge, die sehr große Abmessungen besitzen, in kurzer Zeit herstellen. Die Neue Materialien Bayreuth GmbH konnte den Prozess auf ihrer Anlagentechnik erfolgreich an Demonstratoren von mehr als 1.000 mm Länge erproben.
Dem Werkzeugbau wird mit dem neuartigen Verfahren ein Weg eröffnet, um große Formwerkzeuge mit oberflächennaher Temperierung schnell und kostengünstig zu fertigen und auf diese Weise das Potential für erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen und damit für eine deutlich verbesserte Wirkschaftlichkeit nutzen zu können.
Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
Dr.-Ing. Haneen Daoud | E-Mail haneen.daoud@nmbgmbh.de
