Mapal: 3D-gedrucktes Glockenwerkzeug Additiv gefertigte Werkzeuge produktiver

Leichte PKD-Werkzeuge verwirklichen höhere Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten. 3D-Druck trägt dazu bei, Werkzeuge zu fertigen, die eine niedrigere Masse und kleinere Trägheitsmomente haben. Es lassen sich spezielle innere Strukturen herstellen, die konventionell nicht möglich wären.

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Rhenus Lub GmbH & Co KG

3D-MODEL AG

MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG

Grosse Masse und Trägheitsmomente beeinflussen vor allem das Verhalten von Werkzeugen mit grossen Durchmessern. Dazu gehören unter anderem Glockenwerkzeuge. Sie dienen zum Beispiel dazu, Schlauch­anschlüsse an Motor- und Getriebegehäusen zu bearbeiten.

Glockenwerkzeuge bearbeiten am Aussendurchmesser

Speziell bei solchen Werkzeugen mit grossen Durchmessern kann die additive Fertigung vorteilhaft sein. Denn mit ihr lassen sich spezielle Strukturen verwirklichen, die bishin konventionell nicht herzustellen waren. Beispielhaft ist das vom Werkzeughersteller Mapal jüngst vorgestellte Glockenwerkzeug mit aufgelöteten PKD-Schneiden zum Bearbeiten von Schlauchanschlüssen unter anderem an Aluminiumgehäusen von Turboladern (kalte Seite). Diese Anschlüsse haben meist komplexe Konturen. Sie sind sehr genau zu fertigen. Zudem muss das in grossen Serien äusserst prozesssicher gelingen. Um wirtschaftlich zu arbeiten, fordern Fertigungsbetriebe eine kontinulierliche Verbesserung vor allem hinsichtlich der Bearbeitungszeit. Als vorteilhaft erweisen sich leichte Werkzeuge mit niedrigem Trägheitsmoment. Mit ihnen kann man die hohe Dynamik aktueller CNC-Maschinen nutzen und bei hohen Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten arbeiten. Die Hauptspindeln können sehr schnell auf hohe Drehzahlen beschleunigen und auch innerhalb kürzester Zeit wieder abbrem­sen.

Additiv gefertigt – leicht und kompakt

Der Werkzeughersteller hat deshalb das bestehende, konventionell gefertigte Glockenwerkzeug optimiert. Mit dem selektiven Laserschmelzverfahren fertigt er eine innovative Struktur als Werkzeugträger. Statt aus dem Vollen zu drehen und zu fräsen, generiert die additive Fertigung nunmehr eine speziell ausgelegte Wabenstruktur. Das verringert die Masse des Werkzeugkörpers um etwa 30 Prozent. Zusätzlicher Vorteil ist die verbesserte Dämpfung. Sie sorgt für eine um bis zu 40 Prozent deutlich verlängere Standzeit der PKD-Schneiden. Dank der niedrigen Masse und Trägheitsmomente kann das Werkzeug zudem bei höheren Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten arbeiten. Auch das Zuführen von Kühlschmierstoffen hat der Werkzeughersteller mithilfe optimierter Kühlkanäle im Inneren der Wekzeugkörper deutlich verbessert. Wegen der herausragenden Merkmale des generativ gefertigten Werkzeugkörpers bleibt die Qualität der Bearbeitung trotz der wesentlich höheren Produktivität verglichen mit den konventionell aus dem Vollen gefertigten Werkzeugen unverändert hoch. Insgesamt verkürzt das additiv gefertigte Glockenwerkzeug die Bearbeitungszeit um 50 Prozent.

Werkzeug hybrid aufbauen – wirtschaftlich und schnell

Das leichte und stabile Glockenwerkzeug wird hybrid gefertigt. Auf einem hochgenauen Grundkörper mit Aufnahmekegel HSK-63 wird mit selektivem Laserschmelzen (SLM) die weitere Werkzeuggeometrie aufgebaut. Letztere wird konventionell (drehen und fräsen) nachbearbeitet. Anschliessend werden die PKD-Schneiden aufgelötet und mit
einem Laser hochgenau fertig bearbeitet. - kmu - SMM

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