In einem Kooperationsprojekt der Neue Materialien Bayreuth GmbH wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem leichte Einsätze für Spritzgießwerkzeuge zur Prototypenfertigung schnell und kostengünstig hergestellt werden können. Dabei kommt eine hybride Kombination aus additiver Kunststofffertigung und thermischem Lichtbogenspritzen zum Einsatz.
Bei der Fertigung von Spritzgießwerkzeugeinsätzen für die Prototypenfertigung steht eine schnelle, flexible und auf den Kunden zugeschnittene Produktion im Mittelpunkt, um die Entwicklungszeit und -kosten für neue Produkte zu minimieren. Hier stoßen die klassischen Herstellungsverfahren, bei denen die Kavität aus Aluminium oder Stahl gefräst wird, an ihre Grenzen.
Ein neuartiges Verfahren, mit dem es möglich wird, diese Anforderungen zu erfüllen, ist das Ergebnis eines erfolgreich abgeschlossenen Kooperationsprojekts der Neue Materialien Bayreuth GmbH mit einem Partner.
Der Lösungsansatz liegt in der Kombination aus Kunststoff basiertem 3D‑Druck und Thermischem Spritzen, womit ein polymerer Werkzeugkern mit einer metallisch beschichteten Oberfläche geschaffen wird. Dabei bietet die additive Fertigung eine große Gestaltungsfreiheit, so dass auch Kerne mit komplexer Geometrie hergestellt werden können. Die anschließende, aufgespritzte Metallisierung der Oberfläche mit einer etwa 200 µm dicken Metallschicht sorgt für gute mechanische und thermische Eigenschaften und damit für eine anwendungsbezogen hohe Standfestigkeit des Werkzeugeinsatzes. Die Oberflächenrauheit der aufgebrachten Metallbeschichtung kann abschließend mittels Gleitschleifen auf die geforderte Oberflächenqualität eingestellt werden.
Neben der schnellen Fertigung überzeugt der so erzeugte Hybridwerkzeugeinsatz auch durch sein geringes Gewicht gegenüber Einsätzen aus klassischen Materialien. Sein zwei- bis fünfmal geringeres Gewicht erleichtert das Handling während des Einbaues deutlich. Ein weiterer großer Vorteil durch den Einsatz eines additiven Verfahrens besteht darin, dass konturnahe Kühlkanälen einfach eingebracht werden können.
Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) geförderten Kooperationsprojekts „PolyTool – Entwicklung von beschichteten Formwerkzeugeinsätzen aus additiv gefertigten Polymerbauteilen zur Produktion von Kunststoffspritzgusskomponenten“ (KK5027504TA0). Kooperationspartner war die ModellTechnik Rapid Prototyping GmbH in Waltershausen.
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Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
B. Eng. Thomas Dörflinger | E-Mail thomas.doerflinger@nmbgmbh.de
