Die konturnahe Temperierung bringt große Vorteile im Werkzeug- und Formenbau. Allerdings nur, wenn die Temperierkanäle für den Durchfluss des Temperiermediums offen sind. Die Experten von iQTemp fassen ihre Lösungen mit der Kurzformel „Sauber ohne Sauerei“ zusammen. Mithilfe von Filtern und einem Aktiv-Schutz gegen Korrosion arbeiten auch sehr feine und komplexe Kanalstrukturen lange und zuverlässig.

Spritzgießwerkzeuge

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Konturnahe Kühlung

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Additive Fertigung

Saubere Temperierkanäle ohne Sauerei

Wissenschaftler*innen der Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V. (FGW) arbeiten an der Entwicklung eines Stellit-Werkstoffs für die Additive Fertigung. Damit könnte der Kühlungsprozess von Schmiedegesenken erheblich verbessert werden.

Konturnahe Kühlung reduziert Werkzeugverschleiß

Schmiedeteile

Maschinenelemente

Mechanische Konstruktionselemente

Werkstoffe für additive Verfahren

Andere Werkstoffe

3D-gedruckte hybride Schmiedegesenke aus Stellit

Die konturnahen Temperier-Lösungen für Spritzguss- und Druckgusswerkzeuge iQtemp von Renishaw und Listemann sind unempfindlich gegen Korrosion und Verschmutzung.

Konturnahe Temperierung

Mit Korrosionsschutz

Für seine neue Anlagenarchitektur hat Concept Laser Bauteilproduktion einerseits und Auf- und Abrüstvorgänge in zwei unabhängige Maschineneinheiten verlegt, die zudem beliebig kombinierbar sind. Dies ermöglicht es, Produktionsabläufe parallel statt sequentiell ablaufen zu lassen, sodass Stillstandzeiten deutlich reduziert werden und somit die Verfügbarkeit und Ausbringungsmenge der Prozesskette erhöht wird.  

M Line Factory geht neue Wege 

Concept Laser: Neues Anlagenkonzept für den 3D-Metalldruck  

Das neue 3D-Druckverfahren ist für funktionale Prototypen und Kleinserien geeignet. 

Dow Corning und German RepRap entwickeln "Liquid Additive Manufacturing" 

3D-Druck mit Flüssigsilikon  

Ob konturnahe Temperierung oder Prototypen aus dem 3D-Drucker: Die additive Fertigung spielt als ergänzende Technologie eine wichtige Rolle im Werkzeug- und Formenbau – und somit auch auf der wfb Fachmesse vom 21. bis 22. März 2017 in Siegen. 

Additive Fertigung im Werkzeug- und Formenbau 

3D-Druck auf der wfb  

„Das neue Headquarter von SLM Solutions ist der nächste Baustein zur Komplettierung unseres Leistungsangebotes. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, die Produktion und Logistik auf den modernsten Stand zu bringen, bestehende Prozesse zu optimieren und die Lieferperformance deutlich zu erhöhen“, sagte Finanzvorstand Uwe Bögershausen. 

Spatenstich für neue Produktionsstätte in Lübeck  

SLM Solutions stellt Weichen für die Zukunft 

Im Herbst 2016 entwickelten vier Studenten ein kleines Kunststoffbauteil – in diesem Fall einen Kabelwickler – von der Ideenfindung bis zum spritzgegossenen Kunststoffteil. Dazu standen 80 Stunden brutto zur Verfügung. Die Besonderheit: der Einsatz 3D-gedruckter Spritzgießwerkzeuge. 

80 Stunden Challenge 

Die Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau GmbH hat sich auf die Produktion von Werkzeugen, Maschinen und Bauteilen für kleinere und mittlere Unternehmen aus unterschiedlichen Bereichen der Industrie spezialisiert. Die Produkte werden in den meisten Fällen nach den Plänen der Kunden gefertigt. Bei Bedarf unterstützt das Unternehmen seine Kunden auch in den Bereichen Konstruktion und Zeichnung. Das Unternehmen aus Ahrensburg bei Hamburg beschäftigt aktuell 25 Mitarbeiter sowie drei Auszubildende. Großen Wert legt die Geschäftsleitung auf die eigene Ausbildung des Nachwuchses. 

Vom klassischen Werkzeug- und Maschinenbau zur Hightech-Fertigung 

Rolf Lenk: Produktoptimierung mit additiver Fertigung 

Der Delage Type S war mit seinem potenten 4,5 Liter Vierzylindermotor einer der bedeutendsten Rennwagen seiner Zeit. Das einzig noch erhaltene Fahrzeug hat 1914 am Frankreich-Grand Prix teilgenommen und über 100 Jahre später einen Motorschaden erlitten, der mit herkömmlichen Methoden nicht mehr zu beheben war.  

Mit 3D-Drucktechnologie erhielt der Oldtimer einen neuen Motor 

Voxeljet bringt Delage Type S zurück auf die Straße 

Altair ist auf die Entwicklung und Anwendung von Simulationstechnologien spezialisiert, mit denen Designs und Prozesse erstellt und optimiert werden. Mit den neuesten Versionen seiner Simulationssoftware Suite HyperWorks 14.0 und der solidThinking Konzeptdesign- und Optimierungswerkzeuge Evolve und Inspire 2016 hat Altair an der Entwicklung einiger aufsehenerregender Projekt mitgewirkt. 

Simulation hilft bei der Entwicklung innovativer Produkte 

Altair: Software für die additive Fertigung 

Glas ist ein faszinierendes Material. Herausragende optische, chemische und thermische Eigenschaften machen es zu einem attraktiven Werkstoff für Bauteile, die nur wenige Mikrometer messen, beispielsweise winzige optische Linsen, Röhrchen mit extrem kleinem Innendurchmesser oder komplexe Mikrosysteme, wie Labors in Chipgröße zur Analyse kleinster Flüssigkeitsmengen. 

Rapid Prototyping mit „Liquid Glass“ 

Rapid Prototyping

Mikrobauteile

Glas formen wie Kekse backen 

Zu den wesentlichen Vorteilen des Gießens zählt der hohe Freiheitsgrad, der dem Konstrukteur bei der Gestaltung der Geometrie ermöglicht wird. Mit dem 3D-Laserschmelzens ergeben sich heute zusätzliche gestalterische Möglichkeiten wie zum Beispiel freigeformte Strömungskanäle für Temperiermedien. Durch Bündelung dieser verschiedenen Technologien stehen dem Anwender zusätzliche Möglichkeiten offen. Für ihre optimale Nutzung ist die umfassende Werkstoffkompetenz des Gießers von entscheidender Bedeutung.  

Wolfensberger bündelt verschiedene Technologien  

Kompetenz beim Gießen und 3D-Laserschmelzen 

Ein prozessfertiges Komplettsystem für Einsteiger in das Laser-Metal-Deposition (LMD)-Verfahren hat Lunovu entwickelt. Der Hersteller hat grundlegende Prozesse und Programme für Standard-Werkstückgeometrien in den eLMD integriert, sodass das Maschinensystem auch ohne besondere Vorkenntnisse eingesetzt werden kann. Außerdem, so Lunovu, wurde bei der Entwicklung Wert auf eine "intelligente" Systemerweiterung gelegt, sodass zum Bespiel auf Multimaterialfähigkeit oder eine automatische Erfassung der Werkstückgeometrie aufgerüstet werden kann. 

SLM für Einsteiger 

Wo sonst als in Italien könnte es eine Schuhfachhochschule geben? Um bessere Produktentwicklungsmöglichkeiten zu schaffen, hat das "Riviera del Brenta, institute of excellence in the footwear industry" 2016 das FFlab gegründet, ein digitales Labor mit Spezialisierung auf neueste 3D-Druck- und Scannertechnologien. Die 3D-Drucker stammen von German RepRap, zum Beispiel ein German RepRap X400 PRO V3. Damit können heute Prototypen hergestellt werden. Auch über den Einsatz des 3D-Drucks in der Kleinserienproduktion wird bereits nachgedacht. 

Technik für schöne Schuhe 

Nonnenmann eröffnet mit dem Metall-3D-Druck ein neues Geschäftsfeld. Das Unternehmen bietet die Technologie als Komplettpaket mit Fertigbearbeitung an. Zum Einsatz kommt dabei ein neuer, korrosionsbeständiger Werkstoff zur additiven Fertigung.

Wir sehen die Corona-Zeit als Chance, die Weichen für die Zukunft zu stellen und für unsere Kunden neue,  innovative Produkte und Lösungen zu  erarbeiten“, erklärt Geschäftsführer  Volker Nonnenmann, dessen Unternehmen bislang hauptsächlich als Normteilhersteller bekannt ist. Für den Aufbau des neuen Geschäftsfelds hat sich Nonnenmann für das selektive Laserschmelzen (SLM) entschieden.

Im SLM-Verfahren werden die Bauteile durch das schichtweise Aufschmelzen von metallischem Pulver generiert. Die Fertigungstechnologie ermöglicht es, konturnahe Werkzeugtemperierungen umzusetzen und dadurch die Bauteilqualität und Zykluszeit in der Spritzgussproduktion zu optimieren. Für den  Metall-3D-Druck bietet Nonnenmann das bereits etablierte Material 1.2709 an, das für viele Anwendungen und Anforderungen im Werkzeug- und Formenbau einsetzbar ist. Im Bereich der Werkzeugstähle zur additiven Fertigung sind bis dato nur wenige Materialien  verfügbar, denn nicht jedes aus der konventionellen Fertigung bekannte Material ist auch in Pulverform verfügbar. Daher liegt das zukünftige Potenzial auf der weiteren Materialentwicklung. Nonnenmann macht hier einen Schritt nach  Vorne und bietet zusätzlich einen korrosionsbeständigen Werkzeugstahl an.

Er ähnelt in seinen Eigenschaften und der Zusammensetzung dem bekannten 1.2083, ist jedoch für den 3D-Druck  optimiert. Seine Korrosionsbeständigkeit gewährleistet eine lange Lebensdauer der damit gefertigten Bauteile. Beide  Materialien lassen sich bei Bedarf beschichten und sind polierbar. Durch Wärmebehandlung erreichen die Werkstoffe eine Arbeitshärte von 48 bis 52 HRC.

Kunden können die AM komplett außer Haus geben

„Wir wollen es für unsere Kunden so  einfach wie möglichen machen“ berichtet Danny Dispan, Technischer Leiter bei Nonnenmann. „Nach der Konstruktion des Kunden übernehmen wir den  gesamten Leistungsumfang bis hin zum finalen einbaufertigen Bauteil, alles aus einer Hand“, ergänzt Dispan. Für die  kundenspezifische Fertigbearbeitung greift das Unternehmen auf die langjährige Erfahrung als verlängerte Werkbank für Zeichnungs- und Präzisionsteile zurück. Der Kunde profitiert von den Vorteilen der additiv gefertigten Bauteile, ohne selber in teure Maschinentechnologien zu investieren.

Vom Kunden benötigt Nonnenmann lediglich die CAD-Daten des  finalen Bauteils im STEP-Format.  Daraus erzeugt der Dienstleister die erforderlichen Daten inklusive Aufmaß für den additiven Fertigungsprozess und führt anschließend die einbaufertige Fertigbearbeitung kundenspezifisch nach den Konstruktionsdaten durch. Hierbei bietet das Unternehmen die üblichen Bearbeitungsverfahren im Werkzeugbau an: Fräsen, Drehen, Flach- und Rundschleifen sowie Draht- und Senkerodieren. Die additive Fertigung ist möglich für Bauteile bis zur max. Abmessung von 250 x 250 x 300 mm. Druckbar ist ein minimaler Temperierkanal von 1 mm Durchmesser. Die Schichtdicken im SLM-Fertigungsprozess betragen 0,05 mm. Wandstärken müssen mindestens  1 mm betragen.

Warum ist AM für konturnahe Temperierung so geeignet?

Eine konventionelle Temperierung,  gefertigt durch klassische spanende Bearbeitungsverfahren, besteht aus geradlinigen Rohrkühlbohrungen. Die geometrische Freiheit der Temperierkanalanordnung ist durch die Fertigungstechnik eingeschränkt. Die Positionierung ist daher nicht immer  optimal möglich. Außerdem besteht Kollisionsgefahr mit anderen Bauteilen wie zum Beispiel den Auswerfern.

Bei der konturnahen Temperierung folgen die Temperierkanäle der Kavitätskontur, die Anordnung ist der Bauteilkontur angepasst. Auch kleine  Kanalquerschnitte dicht unter der Oberfläche sind realisierbar. Die konturnahe Temperierung bewirkt eine einheitliche Werkzeugwandtemperatur, da lokale Temperaturerhöhungen vermieden werden. Daraus resultieren die Vorteile von höheren Kühlleistungen, besserer Bauteilqualität und  kürzeren Zykluszeiten. Die Ausschussquote sinkt, die Ausbringungsmenge pro Werkzeug und Maschine steigt. Die Freiheit dieser flexiblen Anordnung der Kanäle wird durch AM möglich. Auch die Bauteilentformung wird optimiert, da der in der Werkzeugkonstruktionsphase bekannte Kompromiss aus Temperierung und Entformung entfällt. Auswerferpositionen können ideal gesetzt und von der Temperierung „umlaufen“ werden.

Allerdings müssen die Potenziale der additiven Fertigung bereits in der Konstruktionsphase bedacht werden. Dafür ist ein Umdenken in der Konstruktion  erforderlich. Hier sind die Konstrukteure gefragt, das Bauteil auch 3D-Druck- gerecht zu konstruieren. So sind zum Beispiel bei Schrägen größer als 45° oder Bohrungen größer als 8 mm Stützstrukturen erforderlich. Nicht alles, was bisher klassisch gefertigt und zerspant wurde, ist auch für den 3D-Druck geeignet.

Nonnenmann GmbH  

www.nonnenmann.net

Lesen Sie außerdem in dieser Ausgabe:

<ul><li>Diffizil: 3D-Druck von technischen Kunststoffteilen für Höhlentaucher</li><li>Agil: Horn im Interview über Unternehmensführung in schwierigen Zeiten</li><li>Mobil: Polieren, Schleifen und Werkzeugreparaturen kabellos durchführen</li></ul>

Ausgabenartikel

3D-Druck im Werkzeug- und Formenbau: Nonnenmann realisiert konturnahe Kühlungen im SLM-Verfahren.

Nonnenmann - Hauptartikel

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ausgabe 01/2021

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ausgabe 02/2020

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