LBC Laserbearbeitungscenter GmbH: Konturnahe Werkzeugtemperierung mit Lasersintern

| Redakteur: Anne Richter

Konturnahe Führung der Temperierkanäle mit einem Kanalverlauf, der nur durch Lasergenerieren zu realisieren ist. (Bild: LBC)
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Konturnahe Führung der Temperierkanäle mit einem Kanalverlauf, der nur durch Lasergenerieren zu realisieren ist. (Bild: LBC)

>> Auf dem Fakuma-Messestand von EOS wird die Firma LBC (Laserbearbeitungscenter GmbH) ihre Dienstleistungspalette präsentieren und kundenspezifische Temperierlösungen durch Lasergenerieren vorstellen. Auch die neueste Maschinengeneration von EOS, die das Unternehmen gerade angeschafft hat, wird auf dem Messestand Demoteile produzieren.

ari. Durch die gemeinsame Messeteilnahme demonstrieren beide Unternehmen, wie eng und erfolgreich sie seit Jahren kooperieren. Neben der neuesten EOS-Technik im Bereich Lasersintern, der Eosint M 280, wird der Maschinenhersteller dem Fachpublikum auch verschiedene lasergesinterte Muster aus Metall und Kunststoff zeigen.

Engineering-Paket für kundenspezifische Temperierlösungen

Die Abkürzung Tc³ steht bei LBC für «Tailored conformal cavity cooling», was übersetzt so viel heisst wie kundenspezifische Lösungen für die konturnahe Werkzeugtemperierung. Mit diesem Paket entstehen filigrane Temperierkanäle, wie sie nur mit dem Lasergenerieren zu realisieren sind.

Im Umfang des Tc³-Paketes sind sowohl die Analyse neuer oder bestehender Werkzeuge hinsichtlich ihres thermischen Haushaltes als auch deren Konstruktion bzw. Optimierung bis hin zur lasergenerativen Fertigung von Werkzeugeinsätzen enthalten. Ralph Mayer, Geschäftsführender Gesellschafter der LBC GmbH, umschreibt die Vorteile von Tc³ folgendermassen: «Tc³ ist die erste Wahl, um Werkzeugkomponenten noch hochwertiger, individueller und gleichzeitig kostengünstiger herzustellen. Unsere langjährige Erfahrung in lasergenerativen Bauprozessen sowie in der Entwicklung und Konstruktion von Spritzgiesswerkzeugen gibt unseren Kunden die Chance, diese Fähigkeiten kompakt zusammengefasst für ihre Projekte zu nutzen.»

Wie der Name des Tc³-Pakets bereits erahnen lässt, ist die Dienstleistung von LBC hier in drei Bereiche unterteilt. Zunächst unterstützt das Unternehmen seine Kunden bei der Werkzeugkonstruktion, um wirklich konturnahe Kühlkreisläufe in den Formen positionieren zu können. Ralph Mayer dazu: «Unsere Kunden erhalten die Konstruktion in 3D zur Freigabe. Somit können diese Daten als Hilfsmittel auch für ihre eigenen, neuen Projekte herangezogen werden, damit unsere Geschäftspartner nicht die sprichwörtliche Katze im Sack kaufen müssen.»

Von der Konstruktion ausgehend erfolgt der nächste Schritt hin zur Simulation. Hier erfahren die Kunden in Form greifbarer Daten, um wie viel die Zykluszeit sich reduziert, wenn mit konturnahen lasergenerierten Temperierkanälen gearbeitet wird. Diese Art der Simulation ist damit ein wesentlicher Faktor für die Entscheidungsfindung, wobei in den weitaus meisten Fällen bereits in diesem Umsetzungsstadium die höhere Wirtschaftlichkeit von lasergenerierten Werkzeugeinsätzen eindeutig belegbar ist.

Ergänzendes zum Thema
 
Lasergenerieren

Sind diese beiden Stufen erfolgreich absolviert, geht es im dritten Schritt in die Realisierung der Werkzeugeinsätze mit Hilfe des Lasergenerierens. Ralph Mayer zum Know-how seines Unternehmens: «Durch unsere langjährige Erfahrung haben wir eine fundierte Basis, Kundenanforderungen immer bedarfsgerecht umzusetzen. Nur durch eine gezielte Analyse und Abstimmung lassen sich auch komplexe Problemstellungen professionell und vor allem kostengünstig realisieren. Mit anderen Worten: Wir wissen genau, was machbar ist und was nicht. Denn wir wollen funktionierende Werkzeuge und keine, die zwar theoretisch optimal arbeiten müssten, das aber in der Praxis nicht tun.»

Praxisbeispiele demonstrieren Leistungsfähigkeit

Stellvertretend für viele Temperierlösungen in der Praxis stehen unterschiedliche Demoteile, die LBC auf der Messe zeigen wird. An einem bereits realisierten Werkzeug kann anschaulich bewiesen werden, welche Vorteile konturnahe lasergenerierte Temperierkanäle bringen. Während der Abmusterungsphase wurden an diesem Beispielwerkzeug grundlegende Temperierdefizite erkennbar, die mit konventionellen Bearbeitungsmethoden nicht zu beheben waren. Hinzu kamen kleine Losgrössen für die zu fertigenden Spritzteile. Konkret lagen die Probleme in den Bereichen Einfallstellen und Verzug an den Spritzteilen, fehlende Möglichkeiten zu Prozessregelung oder -optimierung sowie in einer extrem hohen Zykluszeit.

Ein neuer, lasergenerierter Formeinsatz mit konturnaher Kühlung konnte effiziente Abhilfe schaffen. Die Zykluszeit verringerte sich von 90 auf 40 Sekunden bei umfassend gegebener Prozessregelfähigkeit. Dabei konnte die Temperatur im Kopfbereich der Einsätze von 135 °C auf 50 °C gesenkt werden, was sich auch auf die Energieeffizienz des gesamten Spritzprozesses positiv auswirkt. Der Kanal im Kopfbereich ist im Durchmesser 1,8 mm stark, der im Fussbereich 4 mm. Damit verbesserte sich auch die Teilequalität nachhaltig, das Produkt konnte problemlos in Serie produziert werden.

Ausgehend von einer Stückzahl von 40 000 Teilen pro Jahr und einem Maschinenstundensatz von 35 Euro konnte für die Kosten des lasergenerierten Werkzeugeinsatzes von 4550 Euro folgende Amortisationsberechnung aufgestellt werden: Bei 555,56 eingesparten Maschinenstunden bringt der lasergenerierte Einsatz eine Kostenersparnis von 19 444,44.– Euro pro Jahr. Das bedeutet wiederum, dass die Kosten für den innovativen Werkzeugeinsatz in nur 2,81 Monaten wieder eingespielt werden konnten.

Lasergenerieren: Perfekt umgesetzt mit modernster Technik

Beim Lasergenerieren handelt es sich um die additive Fertigung von Metallteilen direkt auf Basis dreidimensionaler CAD-Daten – vollautomatisch, schnell und ganz ohne Werkzeuge. Dabei wird der dreidimensionale Datensatz zunächst in Schichten mit der vorgegebenen Schichtstärke von 40 µm horizontal geschnitten. Die Werkstücke werden auf Basis dieser Daten schichtweise aus dem Pulverbett verschweisst. Das nicht belichtete Pulver kann zu fast 100 Prozent aufbereitet und erneut verwendet werden.

Die Maschinen, die LBC für dieses hochmoderne Bearbeitungsverfahren einsetzt, kommen durchwegs vom langjährigen Kooperationspartner EOS GmbH. State of the Art, die seit kurzem auch bei LBC in Kornwestheim ihre Arbeit aufgenommen hat, stellt EOS mit dem Laser-Sinter-System Eosint M 280 auf der Fakuma vor. Mit dieser Anlage lassen sich sowohl Werkzeugeinsätze als auch Prototypen und Endprodukte direkt aus Metall umsetzen.

Im Fall von LBC ist das System mit einem leistungsfähigen 400-Watt-Laser von hoher Strahlqualität und Leistungsstabilität ausgestattet, der für ein konstant perfektes Bauteilniveau sorgt. Die realisierbare Bauteilhöhe stieg mit der Integration dieses Systems in die Produktion bei LBC von 190 auf jetzt 300 Millimeter. Das System unterstützt eine Prozessführung sowohl unter Stickstoff-Schutzgasatmosphäre als auch unter Argon. Dadurch kann eine grosse Bandbreite an Werkstoffen verarbeitet werden, von Leichtmetallen über Edel- und Werkzeugstähle bis hin zu Superlegierungen. Die Qualität der gefertigten Bauteile sowie die Produktivität der Eosint M 280 und die ergonomische Peripherie machen die Anlage ideal einsetzbar für eine wirtschaftliche, losgrössenangepasste Bauteilfertigung. Für LBC bedeutet die neue Anlage vor allem eine höhere Produktivität und damit noch optimalere Preise für die Kunden. <<

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