Additive Fertigung 3D-Druck verändert den Werkzeugbau

Redakteur: Luca Meister

Durch Laserstrahlschmelzen produziert Schuler Werkzeugsegmente zum Formhärten, die für bessere Bauteileigenschaften sorgen. Die Prototypwerkzeuge verfügen über Kanäle, die der Endkontur besser folgen. So werden sie in allen Bauteilbereichen gleichmässig schnell abgekühlt.

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Das 3D-gedruckte Segment weist zu 95 Prozent die mechanisch-technischen Eigenschaften des übrigen Werkzeugs auf.
Das 3D-gedruckte Segment weist zu 95 Prozent die mechanisch-technischen Eigenschaften des übrigen Werkzeugs auf.
(Bild: Schuler)

Werkzeuge für das Formhärten brauchen Kanäle für Kühlmittel, damit sich die glühenden Bleche schnell auf eine Temperatur unter 200 Grad Celsius bringen lassen. Diese Kühlkanäle müssen bislang in der Regel gerade in das Werkzeug hineingebohrt werden. Eine durchgehende Lage an der Oberfläche ist vor allem bei komplexeren Formen daher kaum möglich. Mit Hilfe von 3D-Druck fertigt Schuler jetzt Prototypwerkzeuge, deren Kanäle der Endkontur besser folgen – und damit für eine gleichmässig schnelle Abkühlung aller Bauteilbereiche und bessere Bauteileigenschaften sorgen.

«Durch die optimierte Kühlkanalgeometrie lässt sich die Werkzeugkühlung gleichmässiger und effizienter gestalten», erklärt Udo Binder, Leiter der Division «Intelligent Tooling Solutions» bei Schuler. «Der 3D-Druck ermöglicht konstruktive Freiheiten bei der Gestaltung der Kühlkanäle, die zu einer homogenen Abkühlung führen.»

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Erprobung auf Verschleiss/Serientauglichkeit

Als additives Fertigungsverfahren setzt Schuler das sogenannte Laserstrahlschmelzen ein. Ausgangsmaterial sind dieselben Stähle wie bei konventionellen Formhärte-Werkzeugen – allerdings in Form von Pulver, das Schicht für Schicht aufgetragen und per Laserstrahl verschweisst wird. Das Ergebnis ist ein Werkzeugsegment, das zu 95 Prozent die mechanisch-technischen Eigenschaften des übrigen Werkzeugs aufweist.

Im Vorfeld führte Schuler umfangreiche Untersuchungen durch, um die idealen Verfahrensparameter und die optimale Beschaffenheit des pulverförmigen Werkstoffes zu bestimmen. Danach folgten ausführliche Tests des Werkzeugsegments auf Zugfestigkeit und spezifische Dichte. Derzeit wird es auf Verschleiss und Serientauglichkeit erprobt. «Der Bau von Formhärte-Werkzeugen ist geradezu prädestiniert als neues Einsatzgebiet für den 3D-Druck», fasst Divisionsleiter Udo Binder zusammen. «Wir sind dafür bereit.» -mei- SMM

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