NMB: Schneller zu besseren Werkzeugeinsätzen für den polymeren Spritzguss - Entwicklung eines neuen, hybriden Verfahrens

(Bilder: Neue Materialien Bayreuth GmbH).

Die Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) entwickelt im Rahmen eines Kooperationsprojekts den Weg zur schnellen Fertigung innovativer Soft-Tooling-Spritzgießwerkzeugeinsätze durch Metallisierung eines additiv gefertigten Kunststoffkerns.

Das Spritzgießen stellt einen der am häufigsten eingesetzten Verarbeitungsprozess in der Kunststoffindustrie dar. Um bei der Entwicklung von Prototypen sowie bei der Einzel- und Kleinserienfertigung auf Kundenwünsche schnell reagieren zu können, ist eine hohe Flexibilität gefordert. Ein stark beschränkender Faktor hierbei ist jedoch die zeit- und kostenintensive Fertigung von konventionell hergestellten Spritzgießwerkzeugen aus Stahl oder Aluminium oder polymeren Soft-Toolings.

Vor diesem Hintergrund ist es Ziel eines aktuellen Kooperationsprojekts der Neue Materialien Bayreuth GmbH, eine attraktive Alternative für diese Anwendungen, zu der auch die schnelle Bereitstellung von Werkzeugeinsätzen gehört, zu entwickeln. Im Mittelpunkt steht dabei ein Verfahren, mit dem sich die Werkzeugeinsätze signifikant schneller anfertigen lassen und die darüber hinaus aufgrund unbegrenzter geometrischer Freiheitsgrade deutlich bessere Eigenschaften aufweisen.

Ansatz ist ein hybrides Verfahren aus kunststoff-additiver Fertigung und thermischer Beschichtung. Diese Kombination ermöglicht es, in kurzer Zeit einen geometrieunabhängigen, individualisierten Kern aus Kunststoff zu drucken, auf den eine mechanisch und thermisch stabile Metallbeschichtung auftragen wird. Dabei können verschiedene Kunststoffe und Metalle verwendet werden.

Die Vorteile dieses Kunststoff-Metall-Verbunds liegen in einer deutlich reduzierten Fertigungszeit im Vergleich zu konventionell gefertigten Werkzeugeinsätzen aus Stahl. Gegenüber den rein polymeren „Soft-Toolings“ wiederum besitzen die metallisch beschichteten hybriden Werkzeugeinsätze eine erhöhte Standzeit. Ein echtes Plus ergibt sich aus dem Einsatz der Additiven Fertigung, die komplexe Designmöglichkeiten bei der Erzeugung des polymeren Kerns eröffnet. Hierbei untersucht das Kooperationsprojekt, wie eine direkte und bauteiloptimierte Integration konturnaher Kühlkanäle bereits beim Drucken des Werkzeugeinsatzes realisiert werden kann. Dies senkt die Taktzeiten des Spritzgießprozesses und verbessert die Qualität der späteren Bauteile.

Die in diesem Projekt, das in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Modell Technik Rapid Prototyping GmbH durchgeführt wird, erzielten Erkenntnisse sollen der Spritzgießindustrie einen Weg aufzeigen, wie sie in kurzer Zeit robuste und kostengünstige Werkzeugeinsätze für die Prototypen- und Kleinserienfertigung anfertigen kann. Dies verkürzt gegenüber konventionellen Spritzgusswerkzeugen die Markteinführungszeit und spart Zeit und Geld bei der Entwicklung.

Die Entwicklungszusammenarbeit erfolgt im Rahmen des vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) geförderten Kooperationsprojekts “Entwicklung von beschichteten Formwerkzeugeinsätzen aus additiv gefertigten Polymerbauteilen zur Produktion von Kunststoffspritzgusskomponenten - Polytool“ (KK5027504TA0).

Weitere Informationen: www.nmbgmbh.de

Neue Materialien Bayreuth GmbH, Bayreuth

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