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20.12.2017

SLM Solutions: Anwendungen aus dem Werkzeug- und Formenbau

Die Selective Laser Melting-Technologie eröffnet neue Möglichkeiten

Kraiburg: Reifenformen mit Hinterschnitten und Lamellen

Kraiburg Austria gehört zu den größten europäischen Spezialisten für Runderneuerungsmaterial für LKW-Reifen in Europa. Die Oberösterreicher produzieren Qualitätsmaterial sowohl für das Heiß- als auch das Kalt-Runderneuerungsverfahren: Mischung und Profil sind jeweils auf den Einsatz und ihre individuellen Anforderungen abgestimmt.

  •  © Kraiburg/SLM

    Reifenformsegmente für die Runerneuerung von LKW-Reifen. © Kraiburg/SLM

  •  © Kraiburg/SLM

    Reifensegment - CAD-Modell © Kraiburg/SLM

  •  © Kraiburg/SLM

    Reifenlaufflächen © Kraiburg/SLM

  •  © Kraiburg/SLM

    Kraiburg-Standort in Geretsberg/Oberösterreich © Kraiburg

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Hierfür werden unter anderem vorvulkanisierte Reifenlaufflächen mit einer Länge von 10 m auf mehretagigen Pressen produziert. Diese Laufflächen werden dann an Runderneuerer in ganz Europa geliefert, welche damit ihrerseits den abgefahrenen LKW-Reifen ein zweites Leben einhauchen.

Die Selective Laser Melting (SLM)-Technologie ermöglicht dem Kraiburg-Formenbau selbst komplizierte Formen, welche mit den gängigen Fertigungsverfahren wie Fräsen und Gießen nicht oder nur sehr schwierig zu fertigen wären, zu produzieren. Hergestellt werden die Formen auf einer SLM 500. Bei den verwendeten Materialien wurde im ersten Schritt auf Aluminium gesetzt – in weiterer Folge sind auch Reifenformen mit hoher Lamellenanzahl aus Stahl geplant.

„Der 3D-Druck ermöglicht uns, Reifendesigns mit Hinterschnitten und Lamellen mit dreidimensionaler Struktur und variabler Stärke in einem Arbeitsschritt zu erstellen“, so Thorsten Schmidt, General Manager Kraiburg Austria. Durch die geschickte Kombination bestehender Fertigungsschritte mit dem SLM-Verfahren kann der Anteil der zu druckenden Formenbereiche gering und damit ein Kostenvorteil erreicht werden. Hierbei werden die Restriktionen der „alten“ Fertigungsmethoden aufgehoben und völlig neue Möglichkeiten hinsichtlich Design und Funktion eröffnet.

Oskar Frech: Konturnahe Temperierung für Formeinsätze

Die Oskar Frech GmbH & Co. KG aus Schorndorf gehört zu den großen Herstellern im Bereich Druckgießmaschinen für das Warm- und Kaltkammerverfahren. Zurzeit beschäftigt die Firma etwa 800 Mitarbeiter weltweit, knapp 430 Mitarbeiter sind am Stammsitz in Deutschland tätig. Vor zehn Jahren startete das Unternehemen mit dem industriellen 3D-Druck.

  • © Frech/SLM

    CAD-Bild eines Kerns mit dem Verlauf der Kühlkanäle im Inneren des Bauteils. © Frech/SLM

  • © Frech/SLM

    Kern von außen © Frech/SLM

  • © Frech/SLM

    Querschnitt durch den Kern © Frech/SLM

  • © Frech/SLM

    SLM-Anlage im Einsatz bei Oskar Frech © Frech/SLM

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Im Jahre 2007 stellte Frech den ersten FGS-Verteiler (Frech Gating System) für das angussarme Gießen vor. Ohne die additive Fertigungstechnologie wäre die FGS-Technik gar nicht denkbar gewesen. Im Folgenden baute das Unternehmen die additiven Technologie im Haus aus und schaffte Ende 2015 eine SLM 280 an.

Die Hauptanwendungen der additiven Verfahren in der Druckgießtechnik bei Oskar Frech sind die bereits erwähnten FGS-Verteiler, dazu kommen Prototypen sowie Einsätze für Druckgießformen mit konturnaher Temperierung (KnT).

Bei dieser Art der Temperierung von Segmenten, wie zum Beispiel Kerne und Schieber, aber auch Ambosse, werden die Heiz- und Kühlkanäle im Inneren des Einsatzes mit Hilfe des additiven Verfahrens so hergestellt, dass ihre Struktur und Form optimal an die Geometrie des Einsatzes und an seine Funktion in einer Druckgießform angepasst ist. Dafür müssen die Kanäle dicht an der Kontur des Bauteils erstellt werden. Gelingt es, die thermischen Prozesse im Druckguss zu optimieren, können die Prozesszyklen gekürzt und die Qualität der Produkte verbessert werden: Mit Hilfe der konturnah temperierten Segmente konnte das Frech eine Verkürzung der Abkühlzeit um ca. 60% von 12 Sek. auf 5 Sek. erreichen; der Gesamtprozesszyklus ließ sich um mehr als 12% verkürzen. Die Druckgussteile weisen außerdem fast keine Materialfehler, Poren und Lunker mehr auf.

In der SLM 280 Maschine von SLM Solutions werden bei Oskar Frech momentan zwei Materialien bearbeitet: eine Aluminiumlegierung sowie der Werkzeugstahl 1.2709. Während die Al-Legierung hauptsächlich für die Herstellung von Prototypen verwendet wird, werden aus dem Werkzeugstahl 1.2709 Einsätze für Druckgießformen mit komplexen Kühlkanälen gefertigt, deren Herstellung nur mit generativen Fertigungsverfahren möglich ist.

Weiterführende Information
  • Erschienen am 18.01.2017

    Rolf Lenk: Produktoptimierung mit additiver Fertigung

    Vom klassischen Werkzeug- und Maschinenbau zur Hightech-Fertigung

    Anfangs war SLM Solutions Kunde bei Rolf Lenk, dann stieg der Modell- und Formenbauer selbst ins Additive Manufacturing ein. Er stellt zum Beispiel Ersatzteile für Oldtimer her, für die es keine Konstruktionszeichnung mehr gibt.   mehr

    SLM Solutions GmbH
    Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau GmbH

Unternehmensinformation

KRAIBURG Austria GmbH & Co. KG

Webersdorf 11
AT 5132 GERETSBERG/OBERÖSTERREICH
Tel.: +43 07748 7241-0

Oskar Frech GmbH + Co. KG

Schorndorfer Str. 32
DE 73614 Schorndorf
Tel.: 07181 702-0
Fax: 07181 702-140

SLM Solutions GmbH

Roggenhorster Str. 9c
DE 23556 Lübeck
Tel.: 0451 16082-0
Fax: 0451 16082-250

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