Suchen

Spritzgiessen/Werkzeugbau Werkzeugbauer setzt auf additive Fertigung von Kühlkanälen

| Autor / Redakteur: Augustin Niavas und Luboš Rozkošný / Peter Königsreuther

Die Qualität von Kunststoffteilen im Kfz-Bereich hat enorm zugenommen: Passgenauigkeit, Optik und Haptik sollen oft auch bei günstigeren Fahrzeugmodellen einen gewissen Premiumanspruch erfüllen. Alternative Verfahren können schon beim Werkzeugbau helfen, die nötigen Bauteileigenschaften zu erfüllen.

Firmen zum Thema

Mit dem EOS-System konnten die Kühlkanäle optimal in den Werkzeugeinsatz platziert werden; übliche Verfahren versagten.
Mit dem EOS-System konnten die Kühlkanäle optimal in den Werkzeugeinsatz platziert werden; übliche Verfahren versagten.
(Bild: Innomia)

Das in der Tschechischen Republik ansässige Unternehmen Innomia a. s. ist unter anderem in der Automobilbranche tätig und hat sich ganz dem Direkten Metall-Lasersintern (DMLS) verschrieben. Das Portfolio reicht vom Prototypenbau über die Herstellung von Einsätzen für Spritzguss- und Druckgusswerkzeuge bis hin zur Werkzeugreparatur. So haben die DMLS-Profis mithilfe der EOS-Technologie den Automobilzulieferer Magna dank eines überarbeiteten Kühlsystems dabei unterstützen können, den Produktionsprozess für spritzgegossene Kunststoffteile zu optimieren. Im vorliegenden Fall betrifft das die Armlehnen eines Fahrzeugs, die zwischen den Vordersitzen platziert sind.

Additive Fertigung im Werkzeugbau verkürzt Zykluszeiten

Die Herstellung der Bauteile für die Mittelarmlehne erfolgt bei Magna selbst – man ist Kunde von Innomia – im klassischen Spritzgussverfahren. Verwendet wird ein glasfasergefüllter Thermoplast. Die fertigen Bauteile werden anschliessend verpackt und direkt zum Automobilhersteller beziehungsweise zu weiteren Zuliefererfirmen transportiert. So weit die vereinfachte Darstellung. In der Realität ist dieser Vorgang ein komplexer Prozess, bei dem jeder Arbeitsschritt perfekt funktionieren muss.

Bildergalerie

Die Wärmeenergie, die in der Kunststoffschmelze steckt, muss über das Produktionswerkzeug effizient abgeführt werden, um den Kunststoff schnell erstarren zu lassen, damit der Produktionszyklus so kurz wie möglich wird. Dieser Kühlvorgang bestimmt aber unter anderem auch die Qualität des Bauteils. Denn eine ungleichmässige Wärmeableitung kann zur Verformung (Verzug) des Bauteils führen. Eine auf den Kunststoff abgestimmte Temperierung des Werkzeugs trägt dabei massgeblich zur Produktivität und folglich zur Wirtschaftlichkeit beim Spritzgiessen bei.

Konturnahe Kühlkanäle verbessern Wärmeabfuhr

Im bisher verwendeten, aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellten Werkzeug war die Kühlung nur von einer Seite möglich. Die Temperaturverteilung war daher ungleichmässig. Das bei der Temperierung verwendete Kühlwasser musste mit etwa 16 °C sehr kalt eingestellt sein, um entsprechend viel Wärmeenergie von der Schmelze zu absorbieren. Durch die hohen Temperaturen an der Oberfläche des Werkzeugeinsatzes, die durchaus 120 °C erreichen können, stieg ausserdem die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung an. Das beschleunigte Korrosionseffekte. So war eine kostenintensive Reinigung der Werkzeuge etwa alle ein bis zwei Wochen erforderlich. Allein der hohe Härtegrad des Werkzeugkerns konnte trotz häufiger Säuberungsaktionen Beschädigungen an der Oberfläche verhindern.

(ID:42820058)