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11.07.2016

Erodieren von Spritzgießwerkzeugen in 3D

Lauer Harz bearbeitet Oberflächen mit neuer Technik von GF

Bessere Entformbarkeit, schnellere Produktionszyklen und reduzierte Wartungskosten verspricht eine neue Idee von GF Machining Solutions, mit der das Unternehmen einen Meilenstein in der Senkerosion setzen will. Die sogenannte 3DS-Technologie verspricht Nutzern von Spritzgussformen erhebliche Vorteile. Der Lüdenscheider Werkzeugbauer Lauer Harz ist einer der ersten Anwender des Systems.

Das Kürzel „3DS“ steht für „dreidimensionale Strukturen“. Tatsächlich geht dieser Ansatz einen neuen Weg beim Erodieren: Wurde bislang die Qualität einer Oberfläche im Grad ihrer zweidimensionalen Rauheit bewertet (Ra-Wert), betrachtet die 3DS-Technik die tatsächliche, dreidimensionale Beschaffenheit der Spritzgießwerkzeug-Oberfläche.

  • Mit dem 3DS-Bearbeitungszentrum von GF stellt Lauer Harz Formen her, bei denen sich die realen Entformkräfte im Spritzguss mehr als halbiert haben. © GF Machining Solutions/Lauer Harz

    Mit dem 3DS-Bearbeitungszentrum von GF stellt Lauer Harz Formen her, bei denen sich die realen Entformkräfte im Spritzguss mehr als halbiert haben. © GF Machining Solutions/Lauer Harz

  • Nicht nur sauber, sondern rein: Dank der 3DS-Technologie bleiben Kunststoff-Spritzgussformen deutlich länger sauber. © GF Machining Solutions/Lauer Harz

    Nicht nur sauber, sondern rein: Dank der 3DS-Technologie bleiben Kunststoff-Spritzgussformen deutlich länger sauber. © GF Machining Solutions/Lauer Harz

  • Seltener säubern: „Dank der 3DS-Technologie verlängert sich der Reinigungszyklus von 4,5 auf 10 Stunden“, sagt Geschäftsführer Kurt Harz. © GF Machining Solutions/Lauer Harz

    Seltener säubern: „Dank der 3DS-Technologie verlängert sich der Reinigungszyklus von 4,5 auf 10 Stunden“, sagt Geschäftsführer Kurt Harz. © GF Machining Solutions/Lauer Harz

  • Ein Hälfte dieser Oberfläche wurde mit 3DS und die andere herkömmlich erodiert. Obwohl beide Flächen denselben Ra-Wert haben, unterscheiden sich optisch deutlich voneinander. © GF Machining Solutions

    Ein Hälfte dieser Oberfläche wurde mit 3DS und die andere herkömmlich erodiert. Obwohl beide Flächen denselben Ra-Wert haben, unterscheiden sich optisch deutlich voneinander. © GF Machining Solutions

  • Oberflächen unter dem Mikroskop: Beide Flächen haben einen Ra-Wert von 0,8 μ, jedoch verhakt sich der Kunststoff in der unruhigeren Topographie der linken Fläche ohne 3DS und lässt sich schwerer entformen als in der homogeneren rechten Fläche, die mit 3DS-Technik entstanden ist. © GF Machining Solutions

    Unter dem Mikroskop: Beide Flächen haben einen Ra-Wert von 0,8 μ, jedoch verhakt sich der Kunststoff in der unruhigeren Topographie der linken Fläche ohne 3DS und lässt sich schwerer entformen als in der homogeneren rechten Fläche, die mit 3DS-Technik entstanden ist. © GF Machining Solutions

  • Der Werkzeugspezialist Lauer Harz beschäftigt rund 30 Mitarbeiter in Lüdenscheid. © Lauer Harz

    Der Werkzeugspezialist Lauer Harz beschäftigt rund 30 Mitarbeiter in Lüdenscheid. © Lauer Harz

  • Die Senkerodiermaschine AgieCharmilles FORM 200. © GF Machining Solutions

    Die Senkerodiermaschine AgieCharmilles FORM 200. © GF Machining Solutions

  • Automationslösung: Für die Elektrodenherstellung und zum Hartfräsen von Werkzeugkomponenten bietet GF das ‚FORM Werk‘. © GF Machining Solutions

    Automationslösung: Für die Elektrodenherstellung und zum Hartfräsen von Werkzeugkomponenten bietet GF das ‚FORM Werk‘. © GF Machining Solutions

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Bessere Oberfläche dank verrundeter Erodiertiefen

„Werkzeug-Oberflächen können den gleichen Ra-Wert haben und dennoch gänzlich unterschiedliche Eigenschaften aufweisen“, erklärt Joachim Seele, Sales-Support-Leiter bei GF. „Mit der 3DS-Technologie bieten wir Werkzeugbauern und vor allem Spritzgießern ganz neue Möglichkeiten.“

Der EDM-Experte führt aus: „Dank einer optimierten Funkenentladung beim Erosionsprozess werden die Oberflächen wesentlich entschärft. Die Erodiertiefen sind zwar noch vorhanden, dreidimensional betrachtet weisen sie aber ein deutlich verrundetes Profil auf.“

Welche Vorteile das für den Anwender bietet, hat Kurt Harz getestet, Geschäftsführer der Lauer Harz Werkzeugtechnologie GmbH. Das mittelständische Unternehmen aus Lüdenscheid stellt seit über 25 Jahren Spritzgussformen her. Der Feinwerkmechanikermeister setzt seit jeher auf Maschinen von GF.

Kurt Harz führt aus: „Ich kann mir als kleiner Werkzeugbauer keine Fehlgriffe erlauben, deshalb überlege ich mir die Anschaffung neuer Maschinen sehr genau. Sie müssen mir einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, der sich schnell in barer Münze auszahlt. Für Experimente sind wir nicht zu haben.“

Automatisierung mit ‚FORM Werk‘ und 3DS-Funktion

Dennoch hat er sich als einer der ersten Kunden von GF Machining Solutions dazu entschieden, die 3DS-Technik einzuführen. Kurt Harz: „Wir haben im Frühjahr 2015 ein Komplettsystem von GF Machining Solutions angeschafft, ein sogenanntes FORM Werk. Es besteht aus einer Highspeed-Fräsmaschine Mikron HSM 500 LP, einem Roboter, einer Jobmanagement-Software und dem Herzstück – einer Senkerosionsmaschine AgieCharmilles Form 200 mit 3DS-Funktion.“

Bereits die ersten Prototypen zeigten: Die Scharfkantigkeit der Erodierkrater war Vergangenheit, wodurch das Entformen der dünnen Stege deutlich einfacher wurde. Mit 3DS konnten die realen Entformkräfte mehr als halbiert werden. Eine manuelle Nacharbeit der Spritzgießformen und ihrer Oberflächen, wie beispielsweise mittels Handpolitur, war kaum noch erforderlich.

Fast nebenbei eliminiert die 3DS-Erodiertechnik auch den sogenannten Dieseleffekt zum größten Teil. Die perfekt verrundete Oberfläche des Werkzeugs begünstigt die Entlüftung beim Spritzguss. Gaseinschlüsse werden vermieden, was wiederum Dieseleinbränden vorbeugt. In der Konsequenz müssen 3DS-Formen nicht so oft gereinigt werden und sind damit deutlich produktiver.

Weniger Kratzer für anspruchsvolle Sichtteile

Und es gibt noch einen weiteren Unterschied: Mit 3DS ist die Oberfläche des Spritzgussteils weniger empfindlich gegen Kratzer. Dadurch wird die Technik gerade auch für die Produktion von empfindlichen und beanspruchten Sichtteilen sehr interessant. Ideale Einsatzfelder für die so hergestellten Spritzgießwerkzeuge sind etwa Armaturen, Verkleidungen, Abdeckungen und Griffe für das Fahrzeuginterieur, Haushaltsgeräte und die Verpackungsindustrie bis hin zu Handyschalen.

„Betrachtet man die Vorzüge der neuen 3DS-Technologie, so kann man davon ausgehen, dass sie sich schnell als Standard in der Industrie durchsetzt“, ist Kurt Harz überzeugt.


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Unternehmensinformation

GF Machining Solutions GmbH

Steinbeisstr. 22-24
DE 73614 Schorndorf
Tel.: 07181 926-0
Fax: 07181 926-190

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